机械运动的基本概念

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1、1机械运动的基本概念机械运动的基本概念知识要点：一、机械运动知识要点：一、机械运动一个物体相对于另一个物体位置的改变，称为机械运动。机械运动是自然界中最普遍的运动形式。自然界中任何物体都在不停地做着机械运动。自然界中没有不动的物体，也不存在没有物质的运动，运动是物质的存在形式和固有属性。在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫做力学。人们在力学的研究中，不仅了解了物体做机械运动的规律，还创造了科学研究的基本方法，力学是物理学的基础，也是物理学及其它科学研究的典范。二、物体和质点二、物体和质点由于任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般来说并不一样，要准确的描述物体的运动并不是一

2、件容易的事。物理学中为了研究问题方便，常突出研究问题的主要矛盾，而对一些无关问题和次要矛盾的研究忽略不计， 即忽略某些物体的大小和形状，而把它们简化为一个有质量的点。1、质点的定义：用来代替物体的有质量的点、质点的定义：用来代替物体的有质量的点质点是力学模型中的一种科学抽象，没有大小，但集中了物体的全部质量，是一种理想化的模型。应该知道,理想模型是实际物体的一种科学的抽象, 是实际物体的一种近似，是为了便于着手研究物理学采用的一种方法, 取这种方法是抓住问题中物体的主要特征, 简化对物体的研究。今后还会常用: 如高中物理将要学到的匀速直线运动、理想气体、点电荷, 理想变压器都属于理想模型。2、

3、在什么情况下物体可以看做质点？、在什么情况下物体可以看做质点？我们把物体看成质点是在研究问题中, 物体的形状、大小各部分运动的差异是不起作用的或是次要的因素。这有两种情况: 物体各部分运动情况相同的物体物体的线度可以忽略时，问题中所涉及的线度远远大于物体的线度。例如我们在运动会上投掷手榴弹、铅球、标枪时如何测量距离计成绩，此时常常不考虑物体各部分运动的差异, 而物体简化为一个没有大小、形状的点。又如研究地球公转时可把地球看成质点, 但研究地球上昼夜交替时要考虑地球自转, 不能把地球看成质点。应该指出绝不能误解为小物体可以看成质点, 大物体就不能看成质点。质点是一个抽象概念，可看成质点的物体实际

4、上往往并不很小，因此不能把它和微观粒子(如电子，原子等)混同起来。研究质点模型的意义有两个方面研究质点模型的意义有两个方面: 在物体、形状、大小不起主要作用时把物体看成一个质点；在物体形状、大小起主要作用时, 把物体看成由无数多个质点所组成。所以研究质点的运动, 是研究实际物体运动的近似和基础。在中学力学中研究对象如不特别指出(除非涉及到转动)即是质点。三、参考系：三、参考系：研究物体的运动时，必须选择另一个假定为不动的物体作为标准。这个选来作为标准的假定不动的物体叫做参考系。要研究运动，没有参考系不行。例如我们在生活中常常说山川、树木、房屋是静止的、不动的，关键在于我们认为大地是不动的，通过

5、大地来考察山川、树木的状态。我们在坐飞机的时候，飞机的速度虽然很大，但是周围没有参考系，感觉不到飞机运动。需要注意的是：需要注意的是：1描述物体是否运动取决于物体相对于参考系的位置是否变化。由于被选来做参考系的物体并不是真正静止的，所以运动的描述只能是相对的。2同一物体相对于不同的参考系，运动状况可能不同。例如，平时我们说树木、房屋是静止的，这是以地面作为参考系，而坐在行驶的火车里的乘客则认为路旁的树木和房屋在运动，这是以2火车车厢作为参考系的。3运动是绝对的，但对运动的描述是相对的。例如“闪闪红星”歌曲中唱的“小小竹排江中游, 巍巍青山两岸走”说明坐在竹排上的人选择不同的参考系观察的结果常常

6、是不同的, 选河岸为参考系, 竹排是运动的, 选竹排为参考系, 竹排是静止的, 河岸上的青山是后退的。这既说明选参考系的重要性, 又说明运动的相对性。如果选太阳为参考系地球及地球上的一切物体都在绕太阳运动, 若以天上的银河为参考系, 太阳是运动, 进而得出没有不运动的物体, 从而说明运动是绝对的, 静止是相对的。4参考系的选择是任意的，但是应该以观测方便并使运动的描述尽可能简单为原则。在研究地面上物体的运动时，我们常常选取大地作参考系。例如我们说汽车是运动的, 楼房是静止的是以地面为参考系, 我们说, 卫星在运动, 是以地球为参考系。四、坐标系、位置、位移与路程四、坐标系、位置、位移与路程1.

7、位置与坐标系位置与坐标系在选定参考系之后，为了定量地描述质点的位置和位置随时间的变化，必须在参考系上选择一个固定的坐标系。一般在参考系上选定一点作为坐标系的原点，取通过原点并标有长度的线作为坐标轴。因此，对于描述物体的位置变化来说，坐标系起着刻度标尺的作用。参考系确定之后，坐标系的类型、坐标原点位置、坐标轴方向都可以根据需要选择，但参考系一经确定，所描述的某个物体运动的快慢、轨迹的形状等就是确定的，不会因坐标系的选择不同而有所不同。物体沿直线运动时，我们可取这条直线为坐标轴，并在在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系，质点的位置就可用坐标上一个带正负号的数值来确定。例如，若某一物体

8、运动到 A 点（如图甲），此时它的位置坐标 xA=3m, 若它运动到 B 点，此时它的位置坐标 xB=-2m。 2.位移与路程位移与路程（1）位移）位移:质点在运动过程中，位置随时间连续变化，质点位置的改变量就是位移。用从质点在运动过程中，位置随时间连续变化，质点位置的改变量就是位移。用从初位置指向末位置的一条有向线段表示。初位置指向末位置的一条有向线段表示。位移的大小等于初、末位置间的直线距离；位移的方向是由初位置指向末位置。位移的大小等于初、末位置间的直线距离；位移的方向是由初位置指向末位置。例如物体从位置 x1运动到位置 x2(如图乙)，那么 x2- x1就是物体的位移。 其大小 x=x

9、2x1。其方向自 x1始指向 x2。当 x0，表示位移方向与坐标轴正方向相同，当 x0，表示位移方向与坐标轴正方向相反。例如图甲中物体从 A 点运动到 B 点的位移是：=(-2)-3=-5m，负号表示方向与 x 轴正方向相反。因此，用一个带正、负号的位移数值就可以把位移的大小和方向都表示出来了。位移只与物体运动的始末位置有关，而与物体运动的具体路径无关。位移只与物体运动的始末位置有关，而与物体运动的具体路径无关。例如: 从甲地到乙地如图所示: 可以沿直线从甲到乙地, 起点为甲地的 A 点, 终点是乙地的 B 点, 3则位移大小为线段 AB 长, 方向从 A 到 B 方向, 还可沿 ACB 曲线

10、由甲地到乙地, 还可沿折线ADB 从甲地到乙地, 尽管通过的路径不同, 但它们的起点和终点相同, 所以位移一样。 （2）路程：路程是运动物体的轨迹的长度。只有大小，无方向。）路程：路程是运动物体的轨迹的长度。只有大小，无方向。如果物体从甲地 A 点沿直线到乙地的 B 点，其路程为线段 AB 的长度；若沿 ACB 曲线由甲地到乙地, 其路程为 ACB 曲线的长度；若沿折线 ADB 从甲地到乙地, 其路程为 ADB 折线的长度。通过的路径不同,路程也不同。（3）位移和路程的区别）位移和路程的区别位移是表示质点位置变化的物理量, 可以用由初位置到末位置的有向线段来表示, 位移既有大小, 又有方向,

11、与路径无关。路程是物体运动的实际路线或轨迹的长度，只有大小, 没有方向。只有当物体做单方向的直线运动时，路程与位移的大小相等, 其他情况下, 路程的数值都大于位移的数值。五、标量、矢量五、标量、矢量物理学中，像位移这样的既有大小，又有方向的物理量叫做矢量，像路程、质量、温度这样的只有大小，没有方向的物理量叫做标量。标量只有大小，没有方向的物理量矢量既有大小，又有方向的物理量矢量的加法与标量的加法不同，不能简单的加减，例如：物体从图中运动到再运动到，则全程的位移就是从指向。 六、时刻和时间间隔六、时刻和时间间隔1时刻：时刻反映的是时间里的某一点。时刻：时刻反映的是时间里的某一点。例如 8：10

12、分上课，“8：10 分”就是初始时刻，8：55 分下课，“8：55 分”就是终了时刻。2时间：时间反映一段时间的间隔。时间：时间反映一段时间的间隔。例如上午 8 时开始上课，到 8 时 45 分下课，这里的 8 时和 8 时 45 分就是这一节课开始和结束的时刻，这两个时刻之间相隔 45 分钟，就是上课所经历的时间。时间与记时起点无关。时间与时刻都是标量。3. 用一个数轴表示时间轴，如图：用一个数轴表示时间轴，如图： 在表示时间的数轴上，时刻用点来表示，时间间隔用线段来表示。如原点 O 表示计时开始时刻或称作 1 秒初；A 对应的点代表 1 秒末或 2 秒初；B 对应的点代表 2 秒末或 3

13、秒初，依次类推。A、B 两点间的线段表示的时间间隔是 1 秒，称作第 2 秒。4. 注意几种说法：注意几种说法：第 1 秒末，在轴上表示 A 点；第 2 秒初与第 1 秒末是同一时刻；在轴上都表示 A 点；4秒末，表示的是轴上点；第秒内表示的是从第秒初或第秒末（即轴上 A 点）到第秒末或第秒初（即轴上 B 点）这段时间，间隔是秒；前秒或前秒内，表示从 0 时刻到第秒末（即轴上 O 点到 C 点）这段时间，间隔是 3 秒。5. 时刻和时间区别时刻和时间区别 时间反映一段时间间隔, 如“一节课的时间是 45 分钟”“一秒内”“第二秒”等都表示时间。而时刻反映的是时间里的某一点, 如上第一节课的时刻

14、是“八点十分”“一秒末”“第三秒初”等表示的是时刻。对于运动物体, 时刻与位置对应, 时间与位移对应。例题分析：例题分析：例例 1、下列关于质点的说法中，正确的是：（ ）A、体积很小的物体都可看成质点B、质量很小的物体都可看成质点C、不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点D、只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点答案：答案：C分析：分析：一个实际物体能否看成质点，跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的高低无关，仅决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小。例如，地球可称得上是个庞然大物，其直径约为 1.28107m，质量达到 61024k

15、g，在太空中绕太阳运动的速度每秒几百米。由于其直径与地球离太阳的距离(约 1.51011m)相比甚小，因此在研究地球的公转运动时，完全可以忽略地球的形状、大小及地球自身的运动，把它看成一个质点。例例 2、在研究下列运动时，物体能看做质点的是：（ ）A、在研究乒乓球在空间运动时；B、在研究乒乓球旋转时；C、在研究火车通过九江长江大桥所需时间时；D、在研究火车在京九铁路上运动所需的时间时。答案：答案：AD分析：分析：如果物体各部分运动的差异对研究的运动没有什么影响时，则可视物体为质点。A 就只是研究乒乓球在空间的运动情况，与球的旋转无关，所以此时可把球视为质点。如果运动物体的大小不起主要作用时，则

16、可视为物体为质点。火车的长短及其运动速度，在通过大桥时起着相当的作用的，而京九铁路上，它的长度则微不足道了，所以 D 时火车可视为质点。例例 3、甲、乙两辆车位于一条公路上，甲车上的人看到乙车是倒退行驶，则乙车相对于路面的运动情况可能是：( )A、静止；B、不可能静止；C、同方向运动，但比甲车运动慢些；D、同方向运动，比甲车运动快。答案：答案：AC分析：分析：看到乙车倒退，此时甲车上的人是以自己（或甲车）做参考系，认为自己静止不动。所以只有乙车静止或乙车运动慢才有可能。例例 4、甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动：丙中乘客看甲、乙都在向上运动这三架电梯相对地面的运动情况是：（ ）A、甲向上、乙向下、丙不动B、甲向上、乙向上、丙不动C、甲向上、乙向上、丙向下D、甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢答案：答案：B、C、D分析：分析：电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系甲中乘客看高楼向下运动，说明甲