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1、第1章第1节质点 参考系和坐标系 机械运动 机械运动 物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动 简称运动 它是自然界中最简单 最基本的运动形态 机械运动定义 机械运动的实例 物体和质点 1 在初中物理学习中 研究一个物体的运动情况时 往往不考虑物体的大小 把物体简化成一个点 这样做的目的是什么 在什么情况下物体才能看成一个点 答案 容易确定物体的具体位置 物体的大小对所研究的问题没有影响或影响不大 思考与讨论 2 要准确描述汽车上各点的位置随时间的变化不是容易事 困难在哪儿呢 思考与讨论 答案 主要由于汽车的车身在向前运动的同时 它的轮胎还在转动 也就是汽车有一定的大小和形状 各部分的运动情况不
2、一样 3 如果我们研究乘汽车从扬州出发到北京 需要多长时间 需要了解汽车各部分如车头 轮胎 方向盘运动的区别吗 答案 如果我们只研究它运行时间就不需要了解它各部分运动的区别 思考与讨论 4 第三个问题中 汽车的大小和形状是次要因素还是主要因素呢 答案 汽车的大小和形状是次要因素 可以忽略 思考与讨论 有些时候在研究问题中 为了便于分析 常常把实际物体简化为一个没有大小和形状的点 如科学家研究 神舟 飞船在空中的运动位置 高度 快慢等问题时就可把它简化为一个有质量的点 体会 神舟 运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点 在某些情况下 我们可以忽略物体的大小和形状 而突出 物体具有质量 这个
3、要素 把它简化为一个有质量的物质点 这样的点称为质点 质点定义 质点实际存在吗 答案 在物理学中 突出问题的主要方面 忽略次要因素 经过科学抽象而建立理想化的 物理模型 并将其作为研究对象 是经常采用的一种科学研究方法 质点就是这种物理模型之一 思考与讨论 1 研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢 典型例题 研究地球绕太阳的公转能把地球视为点 因为日地距离远大于地球的直径 例题1 2 一列沿京沪铁路运动的 和谐 号动车 若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点 典型例题 动车从上海到北京的运动也能把它简化为一个点 因为上海到北京的离远大于动车的长度 例题1 3 研究地球自转时 能否
4、把它视为质点呢 典型例题 不能把它视为质点 因为地球的大小不能忽略 例题1 4 研究火车通过长江大桥的运动时 能否把它简化为一个质点 典型例题 火车通过长江大桥的运动时 也不能把它视为质点 因为火车的长度可以与大桥长度相比拟 例题1 1 物体是否在所有的情况下都能看作质点 同一物体能否看作质点 要依据问题的具体情况决定 典型例题 例题2 2 物体看作质点的条件是什么 物体看作质点的条件是 物体的形状和大小对所研究的问题影响很小时 典型例题 例题2 3 物理中的 质点 跟几何学中的点有什么相同和不同的地方 相同点是都无大小和形状 不同点是一个有质量 一个无质量 典型例题 例题2 4 大的物体一定
5、不能看成质点 小的物体随时都看成质点吗 物体能否看成质点 与物体本身的大小无关 大的物体 如月球 飞船也可以看成质点 小的物体 如乒乓球在发球时要考虑旋转 不能看成质点 典型例题 例题2 1 质点的定义用来代替物体的具有的点 2 把物体看做质点的条件如果忽略物体的和等因素 不影响问题的研究时 就可以把物体看做是质点 质点是一个理想化的物理模型 实际中并不存在 质量 大小 形状 小结 参考系 参考系定义描述一个物体的运动时 选定作为参考的其他物体 2 理解 描述物体是否运动是看相对于参考系的位置是否改变 事先假定参考系不动 选取不同的参考系来观察同一物体的运动 结果往往是不同 参考系的选取可以是
6、任意的 实际解题应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则 通常选取地面为参考系 比较两个物体的运动应选同一参考系 要描述一个物体的运动 必须首先选好参考系 对于同一个运动 如果选不同的物体作参考系 观察到的运动情况可能不相同 例如 甲 乙两辆汽车由西向东沿同一直线以15m s的相同速度行驶 若甲车以路边的树木或地面为参考系 则甲车是以15m s的速度向东行驶 若以乙车作为参考系 则甲车是静止的 1 选择参考系的意义 1 选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定 例如研究火车上物体的运动情况时 一般选取火车作为参考系 研究地面上物体的运动时 常选地面或相对地面不动的物体作为参考系
7、 这时 参考系常可以略去不提 如 汽车运动了 就不必说成 汽车相对地面运动了 2 选择参考系的原则 2 参考系的选取可以是任意的 在实际问题中 参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则 例如研究地面上物体的运动 一般取地面或相对地面不动的物体作为参考系 若分析太阳系中各行星的运动 一般以太阳作为参考系比较方便 若研究火车 轮船 汽车内乘客的运动情况 一般以运动的火车 轮船 汽车等为参考系比较方便 2 选择参考系的原则 1 在研究物体的运动情况时 如果一个物体一旦被选为参考系 就认为它是静止不动的 2 由于运动描述的相对性 凡是提到物体的运动 都应该明确它是相对哪个参考系而言
8、3 在同一个问题中 若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时 必须选取同一个参考系 3 几点注意问题 典型例题 答案 ABD 名师点睛 为了研究和描述物体的运动 我们引入了参考系 选择不同的参考系 同一物体相对于不同的参考系 运动状态可以不同 选取合适的参考系可以使运动的研究简单化 参考系 是指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系 参考系的选取是任意的 如何选择参照系 必须从具体情况来考虑 一般情况下我们以地面或地面上的物体作为参考系 坐标系 1 建立坐标系的物理意义借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化 2 坐标系 二维 直角坐标系 2 全球卫星定位系 GPS 24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上 以12小时的周期环绕地球运行 使得在任意时刻 在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星 由于卫星的位置精确可知 在GPS观测中 我们可得到卫星到接收机的距离 利用三维坐标中的距离公式 利用3颗卫星 就可以组成3个方程式 解出观测点的位置 X Y Z 考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差 实际上有4个未知数 X Y Z和钟差 因而需要引入第4颗卫星 形成4个方程式进行求解 从而得到观测点的经纬度和高程 4 三种坐标系的比较
