質(zhì)點(diǎn)+參考系+時(shí)間+高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊

第一章運(yùn)動(dòng)的描述

第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系時(shí)間我們把物體相對(duì)于其他物體在空間位置上隨時(shí)間的變化，叫作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡稱運(yùn)動(dòng)。自然界中，物體運(yùn)動(dòng)的形式是多種多樣的：有沿直線的，也有沿曲線的；有變速的，也有勻速的；有來回往復(fù)的，也有旋轉(zhuǎn)的；有在同一平面上的，也有在空間中的……多種多樣的運(yùn)動(dòng)形式，為我們展示了自然界一幅幅生動(dòng)多彩的畫卷。實(shí)際的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜多變的，為了便于研究，我們先引入幾個(gè)與運(yùn)動(dòng)描述相關(guān)的基本概念。質(zhì)點(diǎn)研究物體的運(yùn)動(dòng)，首要問題是如何確定物體的位置及其位置的變化。任何物體都有一定的大小和形狀。一般來說，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)部各點(diǎn)的位置變化各不相同，例如：在空中翱翔的雄鷹既有身體的向前運(yùn)動(dòng)，也有翅膀的上下運(yùn)動(dòng)：在綠茵場上飛滾的足球，在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還有球自身的滾動(dòng)；汽車在高速路上疾馳的同時(shí)，車輪也在飛快地旋轉(zhuǎn)。因此，要精確描述物體的位置及其變化，并不是一件簡單的事情。如果能忽略物體的大小和形狀，物體運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)變得簡單了。請(qǐng)看下面兩個(gè)實(shí)例。一列高速動(dòng)車從廣州開往上海，當(dāng)我們討論這列動(dòng)車從廣州到上海的運(yùn)行時(shí)間時(shí)，動(dòng)車的長度與廣州到上海的距離相比要小得多，就可以不考慮動(dòng)車的長度，這時(shí)就可用一個(gè)“點(diǎn)”的運(yùn)動(dòng)代替整列動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)。如果討論的是這列動(dòng)車通過隧道或道口的時(shí)間，動(dòng)車的長度就不能忽略，也就不能用一個(gè)“點(diǎn)”來代替了。思考問題：研究雄鷹的運(yùn)動(dòng)，什么情況下不考慮雄鷹的大小和形狀？

研究雄鷹從哪里移動(dòng)到哪里，可不關(guān)注雄鷹的形狀和大小，可把雄鷹看成一個(gè)“點(diǎn)”。我們生活的地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，同時(shí)又在自轉(zhuǎn)(如圖所示)。因此，地球各部分離太陽的距離在不斷變化。在研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的直徑(約1.3×104km)較之于地球到太陽的平均距離(約1.5×108km)小得多，因此地球上的各點(diǎn)相對(duì)于太陽的運(yùn)動(dòng)基本上可視為相同的。也就是說，在忽略地球的大小和形狀的情況下，可以把地球看作一個(gè)“點(diǎn)”；但如果在研究地球的自轉(zhuǎn)時(shí)，仍把地球看作一個(gè)“點(diǎn)”，顯然就沒有實(shí)際意義了?？偨Y(jié)：從前面的討論可以看出，一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由所要研究的問題決定的。同一個(gè)物體，由于所要研究的問題不同，有時(shí)可以看成“點(diǎn)”，有時(shí)不能看成“點(diǎn)”。在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果物體各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同，或者它的大小和形狀在所研究的問題中可以忽略，這時(shí)我們就可以把物體簡化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，或者說，用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來代替整個(gè)物體。用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫作質(zhì)點(diǎn)

。這樣對(duì)實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的描述，就簡化成對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述。在本書中，我們只研究可簡化為質(zhì)點(diǎn)的物體的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于物體”和“質(zhì)點(diǎn)”兩個(gè)術(shù)語往往不加區(qū)分。根據(jù)問題的內(nèi)容和性質(zhì)，抓住問題中的主要因素，忽略次要因素，建立一個(gè)與實(shí)際情況差距不大的理想化模型來進(jìn)行研究，使復(fù)雜問題得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是一個(gè)理想化模型。討論與交流有人認(rèn)為，體積很小的物體可以被看成質(zhì)點(diǎn)，體積很大的物體不能被看成質(zhì)點(diǎn)。上述觀點(diǎn)正確嗎？質(zhì)點(diǎn)是由實(shí)際物體抽象出來的理想化模型。然而，并不是所有情況下物體都可被看成質(zhì)點(diǎn)。一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，要根據(jù)問題的具體情況而定。參考系地球在不停地自轉(zhuǎn)，生活在地球上的我們，卻感覺不到地球在動(dòng)。當(dāng)我們坐在平穩(wěn)行駛的高速動(dòng)車上，也會(huì)有類似的感覺，根本不知道動(dòng)車是否在前進(jìn)，除非我們向窗外看。怎樣判斷一個(gè)物體是否在運(yùn)動(dòng)呢?討論與交流在行駛的動(dòng)車上的兩名旅客在一列行駛的動(dòng)車上，兩名旅客相對(duì)而坐，如圖所示，有些人認(rèn)為他們是靜止的，有些人認(rèn)為他們是運(yùn)動(dòng)的。為什么人們的看法會(huì)不一樣?要確定一個(gè)物體是否在運(yùn)動(dòng)，首先要選擇另一個(gè)物體作為參考，然后研究這一物體相對(duì)于參考物體的位置是否發(fā)生變化。研究一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，選來作為參考的物體，稱為參考系。在圖中，如果我們以地面為參考系，兩名旅客就是運(yùn)動(dòng)的：如果我們以車廂為參考系，那么這兩名旅客就是靜止的。由此可見，同一物體的運(yùn)動(dòng)，所選參考系不同，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)不同。在行駛的動(dòng)車上的兩名旅客

描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系的選擇是任意的，但應(yīng)以觀察方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單為原則。研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)，常選擇地面為參考系。

自然界中的一切物體都處于永恒不息的運(yùn)動(dòng)之中，絕對(duì)靜止的物體是不存在的，這是運(yùn)動(dòng)本身的絕對(duì)性，但在不同的參考系中，對(duì)同一物體的運(yùn)動(dòng)有不同的描述，這是運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性。為了定量描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。如果物體沿直線運(yùn)動(dòng)，我們就以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長度，建立直線坐標(biāo)系。如圖所示，若某一物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)A，此時(shí)它的坐標(biāo)xA

=2m；若它運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B，則此時(shí)它的坐標(biāo)xB

=-1m。建立坐標(biāo)系后，我們就可以用坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的位置，用坐標(biāo)的變化描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化。直線坐標(biāo)系時(shí)間與時(shí)刻任何物體的運(yùn)動(dòng)離不開時(shí)間和空間，對(duì)于時(shí)間這個(gè)術(shù)語，我們并不陌生，那么時(shí)間的含義是什么呢?討論與交流我們在利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)購買機(jī)票時(shí)，可以從如圖所示的頁面中得知某一航班的時(shí)間信息：該航班從廣州起飛的時(shí)間為14:00，到達(dá)北京的時(shí)間為17:05，飛行時(shí)間為3小時(shí)5分鐘。請(qǐng)問以上對(duì)“時(shí)間”的說法有什么不同?航班信息圖

時(shí)刻和時(shí)間可以在時(shí)間軸上表示出來。時(shí)間軸上的一個(gè)點(diǎn)表示的是某一時(shí)刻，時(shí)間軸上一條線段表示的是一段時(shí)間。t/s235140時(shí)間的計(jì)算有一個(gè)零點(diǎn)選擇的問題，原則上，任何時(shí)刻都可以作為時(shí)間零點(diǎn)，我們常常以問題中的初始時(shí)刻作為時(shí)間零點(diǎn)，這樣下一個(gè)時(shí)刻t

就可用來表示相對(duì)于時(shí)間零點(diǎn)的時(shí)間。

在現(xiàn)實(shí)生活中，每一個(gè)國家(或地區(qū))由于所處的時(shí)區(qū)不同，都規(guī)定了本國(或本地區(qū))的零點(diǎn)時(shí)刻，由此產(chǎn)生了北京時(shí)間、紐約時(shí)間、格林尼治