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1、Comment d1: 1运动的描述1 质点 参考系和坐标系物理学是研究物质的最基本最普遍的运动形式和相互作用，以及物质的最基本结构的科学。 （运动形式 运动变化的原因 运动的主体）视频 1说明运动的普遍性。不了解运动，就不了解自然。亚里士多德自然是由运动的物体组成的。书本标注问：什么是物体，什么是时间、什么是空间、什么又是运动呢？生：师：同学们预习了。预习并不是简简单单把书本浏览一遍了事。首先要将书本上的内容看懂，不懂的地方要去查资料，如果查不到资料或者查完资料之后还有疑问的地方标记下来，先与同学讨论，然后有的放矢地听课，这样下来可以保证你的有个良好的学习成绩。当然，有的地方可能是你预习的时
2、候遗漏了，或者根本没想到老师会讲这些东西，那你就要多多认真听课，甚至课下进行补查。物体：自 然 界 客 观 存 在 的 一 切 物 质 ， 都 称 为 物 体 。 有 的 人 们 可 以 直 接 用 眼睛 看 到 有 的 却 不 能 ， 如 ， 电 磁 波时 间 ： 时间是人类用以描述物质运动过程或事件发生过程的一个参数，大爆炸理论认为，宇宙从一个起点处开始，这也是时间的起点，在那之前时间没有意义。空间：空间是具体事物的组成部分，是运动的表现形式，是人们从具体事物中分解和抽象出来的认识对象。时空： time and space 时 间 和 空 间 爱因斯坦说时间和空间是人们认知的一种错觉。任
3、何 物 体 都 处 于 一 定 的 时 空 之 中 ， 并 在 永 恒 的 运 动 之 中 ， 时 间 和 空 间 是物 体 运 动 的 属 性 ， 物 体 的 运 动 是 永 恒 的 ， 物 体 的 运 动 和 时 间 、 空 间 是 不 能够 分 离 的 。 不 存 在 无 物 质 运 动 的 时 间 ， 也 不 存 在 无 物 质 运 动 的 空 间 。物 体 的 空 间 位 置 随 时 间 的 变 化 称 为 机 械 运 动 ， 简 称 运 动 。 机 械 运 动 是 自然 界 中 最 基 本 、 最 简 单 的 存 在 形 式 。1.1质 点一 、 质 点 的 概 念机 械 运 动
4、是 物 理 学 研 究 的 对 象 ， 也 是 我 们 高 中 阶 段 学 习 的 主 要 内 容 之 一 。要 想 认 识 机 械 运 动 ， 掌 握 机 械 运 动 的 规 律 ， 我 们 首 先 就 要 知 道 如 何 来 描 述机 械 运 动 。2视频 2（雄鹰足球火车）请同学描述各物体的运动，并表明细微全面描述的困难。各物体运动的共同特点是：物体从一个位置经过一段时间到达另一个位置。即物 体 的 空 间 位 置 随 时 间 发 生 了 变 化 机 械 运 动 。它们的不同之处是：物体的大小、形状以及物体的各部分的运动情况（或者说物体运动的姿态，如雄鹰拍翅，足球滚动，火车发动机、传动机
5、构及车轮的运动）各物体运动的共性具有普遍意义，也是最简单、最基本的运动形态，那么这一共性就是我们所研究的对象。如果我们不考虑各物体运动的特殊性，而仅仅描述它们的共性这样就简单多了，我们将每一个物体都假设成一个“点” ，把物体的质量全部赋予这个点上，用这个有质量的点的运动来代替整个物体的运动，其效果是一样的。 （都是从一点运动到另一点这样的机械运动）像这样被抽象出来的有质量的物质点就称为质点。在研究某一问题时，常常抓住事物的主要特征，忽略对研究结果影响很小的次要因素，建立理想化的物理模型，这是一种科学的抽象，这是一种科学方法。问：同学们，初中时接触过哪些物理模型呢？生：光滑的水平面、轻质弹簧、无
6、摩擦的轻质滑轮等等师：对，这些都是将摩擦、弹簧质量这样的对研究结果影响很小的因素忽略掉，从而方便我们对问题的研究。视频 3（列车）问：对于这种情况能否将列车看成质点呢？讨论：师：解释为何不能。不过，在这种情况下我们虽然不能忽略物体的大小和形状，但是我们可以认为列车上各点的运动情况完全相同，因而可以用其上任意一点的运动代替整个列车的运动，于是整个列车的运动也可以简化成一个点的运动，把列车的质量赋予这个点，它就成了质点。（分析两种情况的异同。前者将整个物体看成一个点，后者是用物体上一个具有代表性的点来代替整个物体的运动。注意：列车的运动不能用列车上的车轮上的点代替，车轮与列车的运动不同，它有其自己
7、独特的运动情况；另外，对于雄鹰，如果我们将除翅膀以外的运动都看成是相同的运动情况的话，那么也可用雄鹰身上除翅膀以外任何一点的运动来代替雄鹰的整个运动。 ）二、如何理解质点的概念1、质点是一种科学抽象质点是对实际物体的近似，是一个理想化模型，严格意义上的有质量的点实际是不存在的。所谓“理想化” ，就是指它没有大小，没有形状，却具有物体的全部质量，人工做不出来；说它是模型，是因为他可以代表原来的真实物体，在空间占一定位置。2、质点与几何中的 “点” 的区别“质点”是科学抽象的模型，具有质量，没有大小和形状，这个点只是一种相对的抽象概念，比如研究地球公转时，可以将地球看成质点说明：相对地球3与太阳之
8、间的距离，地球的直径大小可以被忽略。而几何中的点仅表示在空间的位置。3、什么情况下可以将物体抽象成质点（1）能否将物体看成质点，并不是由物体的形状和大小决定的，而是由它的大小和形状对所研究问题的影响程度决定的或者说由所研究的问题的性质决定的。如果物体的大小和形状对问题的影响比较大，即使物体本身并不大也不能将其看成质点，如研究足球的滚动时，或者我们说研究香蕉球时，研究香蕉球也就是研究足球是如何转弯的，这必然涉及到足球的滚动，它的大小和形状必然要被考虑进去了，所以此时就不能将其看成质点。又比如当我们研究地球的公转时，虽然地球比足球大的多了，但是却可以将其看成质点，因为此时地球的大小和形状对问题的影
9、响程度比较小。（2）同一个物体有时可以看成质点有时不能，如研究足球的平动时可以将其看成质点而当研究它的滚动时就不可以将其看成质点，又如地球自转与公转（3）与物体的质量、运动快慢及其运动轨迹是直线还是曲线没有关系，如地球的公转就是曲线运动总之，一个物体能否看成质点，是有问题的性质决定的，只要不影响问题的研究结果即可。或者我们可以这样去理解：只要不涉及物体本身的姿态变化一般来说是可以的。1.2 参考系一、为什么要选择参考系运动是永恒的，而且运动是绝对的，静止是运动的特殊情况，它只存在相对性。但是当我们描述某一个物体的位置及其随时间变化时，却又总是相对于其他物体而言的。这便是运动的相对性。为了描述物
10、体的运动，首先我们要选定某个其它物体做参考，并假定它是静止的，观察物体相对于这个 “其它物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来选作参考、假定为静止的物体称为参考系。比如，当描述在静坐于运动的客车上的乘客时，选择车为参考系时乘客是静止的，选择大地为参考系时乘客就是运动的。书本上图 1.1-4可见，描述某一个物体的运动都是相对于参考系来说的。二、如何选取参考系一般来说，参考系的选取原则上是任意的。可以是静止的物体也可以是运动的物体。描述某个物体的运动一次性只选取一个参考系，而比较两个物体的运动时往往同一个参考系。对于一个具体的运动学问题，为了方便，我们将简化对运动的描述作为选择参考系的
11、一个基本原则（除非问题中对参考系有特殊要求） 。在研究地面上的物体运动时，一般情况下选择地面或相对地面静止的物体为参考系。如果选择地面或相对地面静止的物体为参考系，一般不需要加以说明，否则要先指明所选择的参考系。问：如果以列车上的乘客为研究对象，选择什么为参考系比较方便？生：列车4问：飞机上的乘客呢？生：飞机问：水中的船呢？生：船例题：人划船逆流而上，当船行到一座桥下时，一木箱落入水中立刻随水飘向下游，船继续前行，过了 15min，船上的人才发现木箱落水，于是立即返回追赶。求船从返回到追上木箱所花时间。 （船对水的速度不变，不计船掉头时间）如果选择地面或者说河岸作为参考系：要多考虑个水流速度，
12、这样相对之下很明显是以谁为参考系更简单一些？答：水。总结：当两个或者两个以上的物体在另一个运动的物体上运动时就以这个运动的物体为参考系，问题的解决就会相对简单。这也就是当我们研究地面上的物体的运动时以地面为参考系而不以太阳为参考系的原因。总之，参考系的选取以尽量使问题得以简单解决为原则。1.3 坐标系如果物体沿直线运动，为了定量描述物体位置的变化，可以以这条直线为X 轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度（刻度） ，建立直线坐标系。如图：PPT 讲解直线坐标系也叫一维坐标系，其中刻度、原点、正方向称为坐标系的三要素。定量描述与定性描述的区别。力的示意图和力的图示法为了定量地描述物体的位置及位置
13、的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。建立了坐标系以后我们就以坐标系为新的参考系。说一说：这时我们就要建立二维坐标系也叫平面直角坐标系。当我们为了描述一个空间上一个更为复杂的运动时，我们还要建立空间直角坐标系，又叫三维坐标系。今后我们可能还要接触到四维坐标系甚至 n 维坐标系。有时为了问题的方便解决我们甚至不选定现实的物体作为参考系，而是直接建立坐标系来作为参考系。比如书本上图 1.1-5 就是。学生阅读教材“科学漫步”栏目并思考书中提出的问题参考答案：从 GPS 定位器上显示屏中的信息可以知道：第 1 行的“西”和第 2 行的“航向 267”表示的是航向，如图 114 所示 “航速 0O
14、km”说明定位器现在相对地面静止第 3 行的“航程 1O km”是指从出发到现在的里程， “累计 13：32”是指从开始启动定位器到现在的时间第 4 行的“N39。55451 伽和“E116。23504 协是指定位器所处位置在北纬 39。55451 、东经 116。23504 第 5 行“时间：10：29：57”显示的是北京时间 10 点 29 分 57 秒通过地理知识或查阅地图手册可以知道定位器此刻正处于北京市城区的西部拔高训练1.在下列各运动的物体中，可视为质点的有( BC )A汽车的后轮，研究汽车牵引力的来源B沿斜槽下滑的小钢球，研究它沿斜槽下滑的速度5C人造卫星，研究它绕地球的转动D海
15、平面上的木箱，研究它在水平力作用下是先滑动还是先滚动21 分析下列研究对象能否当作质点(1)做花样滑冰的运动员；(2)运行中的人造地球卫星；(3)转动着的砂轮；(4)从斜面上滑下的木块参考答案：(1)花样滑冰运动员的动作复杂，既有旋转也有平移若对运动员的动作进行技术分析，显然不能把其视为质点，但若只研究运动员滑冰场上的滑行路线，也可把运动员视为质点(2)转动一般分为自转和公转。若只研究人造地球卫星绕地球的轨道公转，由于人造卫星本身的大小与卫星离地球的距离小得多，则应把人造地球卫星看作质点；但若对人造地球卫星进行姿态调整控制进行研究，属于自转的一部分，则不能把其看作质点(3)砂轮是绕轴自转，不存
16、在公转，砂轮转动时，砂轮各部分的转动情况与砂轮的大小和形状有关，故不能把砂轮看作质点(4)从斜面上滑下的木块，其各部分的运动情况都相同，故可把木块看作质点题后总结：有的可以看成质点有的不可以，如 3、4 两题，有的要看情况而定，如 1、2 两题。做分析题时，分析问题要严谨。2.2 （2009 广东）做下列运动的物体，能当作质点处理的是（C）A 自转中的地球B 旋转中的风力发电机叶片C 匀速直线运动的火车D 在冰上旋转的花样滑冰运动员谈谈对这两道题的感受。虽然同样是滑冰运动员3毛泽东有句诗“坐地日行八万里，巡天遥看一千河” ，其中， “坐地日行八万里”是以什么为参考系的？答：地心（人随地球一起围绕地轴自转，而且地球赤道周长大约是 4 万千米即八万里）4在 t=0 时刻，从水平地面上的 O 点在同一竖直平面内同时射出两个质点 A和 B，其初速度分别为 Va=10m/s，Vb=20m/s ，与水平地面夹角分别为 30和 60，如图
