高中物理必修一《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》

1、質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系參考系和坐標(biāo)系姓名 于和平學(xué)號 41306155人教版 物理 必修一地球在轉(zhuǎn)動地球在轉(zhuǎn)動請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :地球在轉(zhuǎn)動地球在轉(zhuǎn)動樹葉在飄落樹葉在飄落請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :地球在轉(zhuǎn)動地球在轉(zhuǎn)動樹葉在飄落樹葉在飄落車輛在行駛車輛在行駛請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :鳥兒在展翅飛翔鳥兒在展翅飛翔請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :鳥兒在展翅飛翔鳥兒在展翅飛翔火箭飛向蒼穹的太空火箭飛向蒼穹的太空請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :鳥兒在展翅飛翔鳥兒在展翅飛翔火箭飛向蒼穹的太空

2、火箭飛向蒼穹的太空小朋友在奔跑小朋友在奔跑請同學(xué)們看下面這些例子請同學(xué)們看下面這些例子: :上述六個例子給你共同的感覺是什么上述六個例子給你共同的感覺是什么? ?他們都在他們都在動動!上述六個例子給你共同的感覺是什么上述六個例子給你共同的感覺是什么? ?亞里士多德說過：亞里士多德說過：“不了解運(yùn)動，不了解運(yùn)動，就不了解自然。就不了解自然。” 物體的空間位置隨時間的變化，是物體的空間位置隨時間的變化，是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動形態(tài)，自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動形態(tài)，稱為稱為機(jī)械運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動。 在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動的分支叫的分支叫力學(xué)力學(xué)。 霍爾頓說：霍

3、爾頓說：“無論從邏輯上還是從無論從邏輯上還是從歷史上講，力學(xué)都是物理學(xué)的基礎(chǔ)，歷史上講，力學(xué)都是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)及其他科學(xué)研究的典也是物理學(xué)及其他科學(xué)研究的典范范力學(xué)之于物理學(xué)如同骨骼之于人力學(xué)之于物理學(xué)如同骨骼之于人體。體?！眴栴}：如何描述物體的運(yùn)動呢？問題：如何描述物體的運(yùn)動呢？詩人用詩人用氣勢磅礴來描述大河中的水流，用氣勢磅礴來描述大河中的水流，用矯捷如燕描述運(yùn)動員輕盈的舞姿，畫家用汽車矯捷如燕描述運(yùn)動員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的幾個線條表示風(fēng)，來描述車輛的飛馳。后面的幾個線條表示風(fēng)，來描述車輛的飛馳。科學(xué)家怎樣科學(xué)家怎樣描述呢描述呢？問題：如何描述物體的運(yùn)動呢？問題：如何描述

4、物體的運(yùn)動呢？詩人用詩人用氣勢磅礴來描述大河中的水流，用氣勢磅礴來描述大河中的水流，用矯捷如燕描述運(yùn)動員輕盈的舞姿，畫家用汽車矯捷如燕描述運(yùn)動員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的幾個線條表示風(fēng)，來描述車輛的飛馳。后面的幾個線條表示風(fēng)，來描述車輛的飛馳。物體的運(yùn)動物體的運(yùn)動如何描述物體如何描述物體的運(yùn)動呢？的運(yùn)動呢？l你能準(zhǔn)確描述物體上各部位的位置你能準(zhǔn)確描述物體上各部位的位置 隨時間的變化嗎？隨時間的變化嗎？l如果我們研究物體的整體運(yùn)動呢？如果我們研究物體的整體運(yùn)動呢？l如何才能比較準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)如何才能比較準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn) 動呢？動呢？ 想一想想一想誰能準(zhǔn)確描述下列物體各點(diǎn)的位置及其誰能準(zhǔn)確

5、描述下列物體各點(diǎn)的位置及其隨時間的變化呢？隨時間的變化呢？如：雄鷹在空中翱翔如：雄鷹在空中翱翔 魚兒在大海里游泳魚兒在大海里游泳 足球在綠茵場上飛滾足球在綠茵場上飛滾 火車在鐵軌上行駛火車在鐵軌上行駛 舉個例子舉個例子精確描述精確描述之難之難誰能準(zhǔn)確描述下列物體各點(diǎn)位置及其隨誰能準(zhǔn)確描述下列物體各點(diǎn)位置及其隨時間變化呢？時間變化呢？如：雄鷹在空中翱翔如：雄鷹在空中翱翔 魚兒在大海里游泳魚兒在大海里游泳 足球在綠茵場上飛滾足球在綠茵場上飛滾 火車在鐵軌上行駛火車在鐵軌上行駛舉個例子舉個例子 我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？例例: 地球的轉(zhuǎn)動地球的轉(zhuǎn)動, 火車在軌道

6、上行駛火車在軌道上行駛我們是否要考慮我們是否要考慮火車自身的運(yùn)動？火車自身的運(yùn)動？ 我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？例例: 地球的轉(zhuǎn)動地球的轉(zhuǎn)動, 火車在軌道上行駛火車在軌道上行駛地球地球的大小與地球的大小與形狀需要考慮形狀需要考慮嗎？嗎？我們是否要考慮我們是否要考慮火車自身的運(yùn)動？火車自身的運(yùn)動？ 我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？我們怎樣來準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動？例例: 地球的轉(zhuǎn)動地球的轉(zhuǎn)動, 火車在軌道上行駛火車在軌道上行駛地球地球的大小與地球的大小與形狀需要考慮形狀需要考慮嗎？嗎？小結(jié)：小結(jié)：在某些情況下，我們可以把物在某些情況下，我們可以把物體簡化為一個有

7、質(zhì)量的體簡化為一個有質(zhì)量的點(diǎn)點(diǎn)一一. . 物體和質(zhì)點(diǎn)物體和質(zhì)點(diǎn)(1) 質(zhì)點(diǎn)的概念：在某些情況下，我們可以忽略物體的質(zhì)點(diǎn)的概念：在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，而突出大小和形狀，而突出“物體具有質(zhì)量物體具有質(zhì)量”這個要素，把它這個要素，把它簡化為一個有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)成為質(zhì)點(diǎn)。簡化為一個有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)成為質(zhì)點(diǎn)。(2) 你是如何理解質(zhì)點(diǎn)模型的你是如何理解質(zhì)點(diǎn)模型的? (3) 實(shí)際物體哪些情況下可簡化為質(zhì)點(diǎn)實(shí)際物體哪些情況下可簡化為質(zhì)點(diǎn)?想一想想一想: :在研究地球自傳和公轉(zhuǎn)時，地在研究地球自傳和公轉(zhuǎn)時，地球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？想一想想一想: :在研究地

8、球自傳和公轉(zhuǎn)時，地在研究地球自傳和公轉(zhuǎn)時，地球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？研究地球自轉(zhuǎn)時，研究地球自轉(zhuǎn)時，地球本身的大小和地球本身的大小和形狀不可忽略形狀不可忽略. . 不不能看成質(zhì)點(diǎn)能看成質(zhì)點(diǎn). .想一想想一想: :在研究地球自傳和公轉(zhuǎn)時，地在研究地球自傳和公轉(zhuǎn)時，地球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？球可不可以看成質(zhì)點(diǎn)？研究地球自轉(zhuǎn)時，研究地球自轉(zhuǎn)時，地球本身的大小和地球本身的大小和形狀不可忽略形狀不可忽略. . 不不能看成質(zhì)點(diǎn)能看成質(zhì)點(diǎn). .研究地球公轉(zhuǎn)時可以忽略地球的大小和形狀而把它視為質(zhì)點(diǎn) 一個物體能否看成質(zhì)點(diǎn)一個物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是有問題的性質(zhì)決定的是有問題的性質(zhì)決定的結(jié)論：結(jié)論： 1.

9、研究地球自轉(zhuǎn)時，能否把它視為質(zhì)研究地球自轉(zhuǎn)時，能否把它視為質(zhì)點(diǎn)呢？點(diǎn)呢？ 2.研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個點(diǎn)？視為一個點(diǎn)？ 3.一列沿京滬鐵路運(yùn)動的火車，若研一列沿京滬鐵路運(yùn)動的火車，若研究它從上海到究它從上海到 北京的運(yùn)動能否把它簡化為北京的運(yùn)動能否把它簡化為一個點(diǎn)？一個點(diǎn)？ 4.研究火車通過南京長江大橋的運(yùn)動研究火車通過南京長江大橋的運(yùn)動時，能否把它簡化為一個質(zhì)點(diǎn)？時，能否把它簡化為一個質(zhì)點(diǎn)？練習(xí)練習(xí)1. 物體是否在所有的情況下都能看做質(zhì)點(diǎn)？物體是否在所有的情況下都能看做質(zhì)點(diǎn)？2. 物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？3. 大的物體一

10、定不能看成質(zhì)點(diǎn)？大的物體一定不能看成質(zhì)點(diǎn)？ 小的物體隨時都看成質(zhì)點(diǎn)嗎？小的物體隨時都看成質(zhì)點(diǎn)嗎？討論討論1. 物體是否在所有的情況下都能看做質(zhì)點(diǎn)？物體是否在所有的情況下都能看做質(zhì)點(diǎn)？2. 物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？3. 大的物體一定不能看成質(zhì)點(diǎn)？大的物體一定不能看成質(zhì)點(diǎn)？ 小的物體隨時都看成質(zhì)點(diǎn)嗎？小的物體隨時都看成質(zhì)點(diǎn)嗎？討論討論1.同一物體能否看作質(zhì)點(diǎn)，要依據(jù)問題的具體同一物體能否看作質(zhì)點(diǎn)，要依據(jù)問題的具體情況決定。情況決定。2.物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是：物體的形狀和大小物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是：物體的形狀和大小對所研究的問題影響很小，可以忽略不計(jì)時。對所研究的問題影響很

11、小，可以忽略不計(jì)時。3. 物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，與物體本身的大小無關(guān)。物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，與物體本身的大小無關(guān)。解答解答 (1)物體的各部分的運(yùn)動情況都相同物體的各部分的運(yùn)動情況都相同, 此物體一般可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)此物體一般可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn).(2)物體的形狀大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所研究物體的形狀大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所研究的距離的距離, 此物可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)此物可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn).(3)物體的自身大小在所研究的問題物體的自身大小在所研究的問題中不起主要作用中不起主要作用.結(jié)論：結(jié)論：實(shí)際物體在下列三種情況下實(shí)際物體在下列三種情況下都可簡化為質(zhì)點(diǎn)都可簡化為質(zhì)點(diǎn): : 物理方法物理方法根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和要求要求，抓住問題中

12、的主要因素抓住問題中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一種建立一種理想化的模型理想化的模型，使復(fù)雜問題使復(fù)雜問題得到簡化得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法。這是一種重要的科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。 物理方法物理方法根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和要求要求，抓住問題中的主要因素抓住問題中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一種建立一種理想化的模型理想化的模型，使復(fù)雜問題使復(fù)雜問題得到簡化得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法。這是一種重要的科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。 這是一種

13、科學(xué)抽象。那以前接觸過這樣這是一種科學(xué)抽象。那以前接觸過這樣的物理模型嗎？的物理模型嗎？ 物理方法物理方法根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和要求要求，抓住問題中的主要因素抓住問題中的主要因素，忽略其次要忽略其次要因素因素，建立一種建立一種理想化的模型理想化的模型，使復(fù)雜問題使復(fù)雜問題得到簡化得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法。這是一種重要的科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。質(zhì)點(diǎn)就是這樣一個理想化模型。 這是一種科學(xué)抽象。那以前接觸過這樣這是一種科學(xué)抽象。那以前接觸過這樣的物理模型嗎？的物理模型嗎？ 光滑的水平面、輕質(zhì)彈簧。光滑的水平面、輕質(zhì)彈簧。二二. . 參考系參考系1.

14、 什么叫參考系？什么叫參考系？2. 你是如何理解你是如何理解“參考系參考系”的？的？3. 同一個運(yùn)動，選擇的參考系不同？對同一個運(yùn)動，選擇的參考系不同？對 這個運(yùn)動的描述是否相同？這個運(yùn)動的描述是否相同？4. 參考系可以任意選擇嗎？比較兩個物參考系可以任意選擇嗎？比較兩個物 體的運(yùn)動是否要選擇同一參考系？體的運(yùn)動是否要選擇同一參考系？看圖：看圖：看圖：看圖：如何解釋如何解釋靜止靜止和運(yùn)動？和運(yùn)動？同一個物體，運(yùn)同一個物體，運(yùn)動會不同？動會不同？l 物體的運(yùn)動與靜止是相對的。物體的運(yùn)動與靜止是相對的。l 為描述物體的運(yùn)動，需要另外選為描述物體的運(yùn)動，需要另外選 取一個物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個作為標(biāo)取一

15、個物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個作為標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參考系準(zhǔn)的物體叫做參考系結(jié)論：結(jié)論： 1. 運(yùn)動的相對性：運(yùn)動的相對性：描述運(yùn)動要尋找參考物體描述運(yùn)動要尋找參考物體二二. . 參考系參考系1. 運(yùn)動的相對性：運(yùn)動的相對性：描述運(yùn)動要尋找參考物體描述運(yùn)動要尋找參考物體2. 參考系參考系(reference frame)二二. . 參考系參考系1. 運(yùn)動的相對性：運(yùn)動的相對性：描述運(yùn)動要尋找參考物體描述運(yùn)動要尋找參考物體2. 參考系參考系(reference frame)(1) 選擇的任意性選擇的任意性(一般選擇地球和相一般選擇地球和相對于地球靜止的物體對于地球靜止的物體)(2) 對不同參考系，運(yùn)動可能不同

16、對不同參考系，運(yùn)動可能不同二二. . 參考系參考系1. 運(yùn)動的相對性：運(yùn)動的相對性：描述運(yùn)動要尋找參考物體描述運(yùn)動要尋找參考物體2. 參考系參考系(reference frame)(1) 選擇的任意性選擇的任意性(一般選擇地球和相一般選擇地球和相對于地球靜止的物體對于地球靜止的物體)(2) 對不同參考系，運(yùn)動可能不同對不同參考系，運(yùn)動可能不同注意：比較兩個物體的運(yùn)動情況，必注意：比較兩個物體的運(yùn)動情況，必須選擇同一個參考系才有意義。須選擇同一個參考系才有意義。二二. . 參考系參考系 1.1.小小竹排江中流，巍巍青山兩岸走。小小竹排江中流，巍巍青山兩岸走。2.2.月亮在蓮花般的云朵里穿行。月亮

17、在蓮花般的云朵里穿行。3.3.兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來。兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來。練習(xí)練習(xí)體會詩境中的相對運(yùn)動體會詩境中的相對運(yùn)動體會詩境中的相對運(yùn)動體會詩境中的相對運(yùn)動飛花兩岸照船紅，飛花兩岸照船紅，百里榆堤半日風(fēng)。百里榆堤半日風(fēng)。臥看滿天云不動，臥看滿天云不動，不知云與我俱東。不知云與我俱東。 ？提問：提問： 選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？ 你有什么發(fā)現(xiàn)？你有什么發(fā)現(xiàn)？ 參考系的選擇是任意的，以對運(yùn)動的描參考系的選擇是任意的，以對運(yùn)動的描 述簡單、方便為原則。述簡單、方便為原則。 若無特別說明，通常是以地面或相對地若無特別說明，通常是以地面或相對地

18、面靜止的物體為參照系。面靜止的物體為參照系。 ？提問：提問： 選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？ 你有什么發(fā)現(xiàn)？你有什么發(fā)現(xiàn)？如何確定物體的位置如何確定物體的位置 若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述位置變化？若在某平面（操場）上呢？位置變化？若在某平面（操場）上呢？如何確定物體的位置如何確定物體的位置 若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述位置變化？若在某平面（操場）上呢？位置變化？若在某平面（操場）上呢？ 文字描述方便嗎？能精確嗎？文字描述方便嗎？能精確嗎？ 有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？有沒有簡便又準(zhǔn)確的方

19、法？如何確定物體的位置如何確定物體的位置 若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述位置變化？若在某平面（操場）上呢？位置變化？若在某平面（操場）上呢？ 文字描述方便嗎？能精確嗎？文字描述方便嗎？能精確嗎？ 有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？笛卡兒發(fā)明笛卡兒發(fā)明坐標(biāo)系坐標(biāo)系如何確定物體的位置如何確定物體的位置 若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述若物體只在一條直線上運(yùn)動，如何描述位置變化？若在某平面（操場）上呢？位置變化？若在某平面（操場）上呢？ 文字描述方便嗎？能精確嗎？文字描述方便嗎？能精確嗎？ 有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？有沒有簡便又準(zhǔn)確的方法？區(qū)分：區(qū)

20、分：定性定性與與定量定量平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系立體坐標(biāo)系立體坐標(biāo)系1. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系(coordinate system)建立的作用建立的作用三三. . 坐標(biāo)系坐標(biāo)系1. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系(coordinate system)建立的作用建立的作用 為了定量地描述物體位置變化為了定量地描述物體位置變化三三. . 坐標(biāo)系坐標(biāo)系1. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系(coordinate system)建立的作用建立的作用 為了定量地描述物體位置變化為了定量地描述物體位置變化2. 坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：三三. . 坐標(biāo)系坐標(biāo)系1. 坐標(biāo)系坐標(biāo)系(coordinate system)建立的作用建立的作用 為了定量地描述物體位置變化為了定量地描述物體位置變化2. 坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：坐標(biāo)系的構(gòu)成要素： 原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度、原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度、 物理量、單位物理量、單位三三. . 坐標(biāo)系坐標(biāo)系