1.1質(zhì)點 參考系和坐標(biāo)系 劉倩

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1、第一章 運動的描述 1.1 質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系 劉倩1.1 質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系【三維目標(biāo)】（一）知識技能：1、理解質(zhì)點的概念，知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法。2、理解參考系的選取在物理中的作用，會根據(jù)實際情況選定參考系。3、會用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化。（二）過程方法：1、體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法。2、通過參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法。3、體會用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性。（三）情感態(tài)度價值觀：1、認(rèn)識運動是宇宙中的普遍現(xiàn)象，運動和靜止的相對性，培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、勇于探索的精神。2、滲透抓住主要因

2、素，忽略次要因素的哲學(xué)思想。3、滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想。【教學(xué)重點】1、理解質(zhì)點的概念2、從參考系中明確地抽象出了坐標(biāo)系的概念【教學(xué)難點】1、理解質(zhì)點的概念。2、在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點，即將一個實際的物體抽象為質(zhì)點的條件?！窘虒W(xué)方法】聯(lián)系日常生活中的實例，老師引導(dǎo)學(xué)生得出有關(guān)物理概念。【教學(xué)設(shè)計】（一）新課導(dǎo)入在我們周圍，到處可以看到物體在運動：汽車在公路上飛馳，江水在咆哮著奔向遠(yuǎn)方，鳥兒在飛翔，樹葉在搖動 就連我們腳下的地球，也在不停地自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)。我們把物體的空間位置隨時間的變化，叫機(jī)械運動，它是自然界中最簡單、最基本的運動形態(tài)。（二）新課教學(xué)一、機(jī)械運動1、定義：物

3、體的空間位置隨時間發(fā)生變化叫機(jī)械運動，簡稱運動。2、運動的絕對性和靜止的相對性：宇宙中的一切物體都在不停地運動，無論是巨大的天體，還是微小的原子、分子，都處在永恒的運動之中。運動是絕對的，靜止是相對的。二、物體和質(zhì)點1、定義：在某些情況下，我們可以忽略物體的形狀和大小，把它簡化為一個有質(zhì)量的點。（用來代替物體的有質(zhì)量的點）質(zhì)點是用來代替物體的具有質(zhì)量的點，因而其突出特點是“具有質(zhì)量”和“占有位置”，但沒有大小，它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。質(zhì)點沒有大小、沒有體積，因而質(zhì)點是不可能轉(zhuǎn)動的。任何轉(zhuǎn)動的物體在研究其自轉(zhuǎn)時都不可簡化為質(zhì)點。質(zhì)點不一定是很小的物體，很大的物體也可簡化為質(zhì)點。同一個物

4、體有時可以看作質(zhì)點，有時又不能看作質(zhì)點，要具體問題具體分析。【例】（1）地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，同時在自轉(zhuǎn)，什么情況下能看成質(zhì)點呢？研究地球公轉(zhuǎn)時，由于日地間距離遠(yuǎn)大于地球大小，由地球大小引起的各部分運動差異可以忽略不計，可忽略地球的大小和形狀，可把地球看成質(zhì)點。研究地球自轉(zhuǎn)時，就不能忽略各部分運動差異，也就不能忽略地球的大小和形狀，就不能把地球看成質(zhì)點。（2）火車在鐵軌上行駛，他的發(fā)動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)及車輪的運動很復(fù)雜，能否看成質(zhì)點呢？研究火車整體的運動時可認(rèn)為列車上各點的運動情況完全相同，可以用一個點來表示列車這個龐然大物的運動，可把列車看成質(zhì)點。如研究列車的運行速度時，可將列車視為質(zhì)點。再有，研究

5、火車從北京到上海的運行時間時可將列車看成質(zhì)點。研究車輪的轉(zhuǎn)動時就不能把列車看成質(zhì)點。再有，研究火車過橋時間時也不可將列車看成質(zhì)點。2、把物體看成質(zhì)點的條件如果在研究的問題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運動的差異是次要或不起作用的因素，就可以把物體看做一個質(zhì)點。另一種情況是：雖然物體的大小和形狀不能忽略，但其上任一點的運動可代替整個物體的運動，可把物體看成質(zhì)點?！揪毩?xí)】1、下列情況中的物體，哪些可以看成質(zhì)點研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱 粗糙地面上放一只木箱，在上面的箱角處用力推它，使木箱翻轉(zhuǎn)時 研究手榴彈被拋出后的運動軌跡 研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動 跳水運動員在跳水比賽中

6、 花樣滑冰運動員在比賽中 奧運冠軍邢慧娜在萬米長跑中 2、下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是（ ）A、體積很小的物體都可看成質(zhì)點（研究原子核的構(gòu)造時）B、轉(zhuǎn)動著的物體不可以看成質(zhì)點（地球公轉(zhuǎn)）C、任何物體在一定條件下都可以看成質(zhì)點D、只有做直線運動的物體才能看成質(zhì)點答案：C3、下列各種情況中，可以所研究對象（加點者）看作質(zhì)點的是（ ）A、研究小木塊的翻倒過程。B、研究從橋上通過的一列隊伍。C、研究在水平推力作用下沿水平面運動的木箱。D汽車后輪，在研究牽引力的來源時。質(zhì)點和幾何中的點是一回事嗎？1、相同點：都是沒有形狀和大小的點。2、不同點：質(zhì)點是實際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的

7、全部質(zhì)量，而且是一相對的物理概念；幾何中的點沒有質(zhì)量，僅表示位置，而且應(yīng)該絕對的小。答案：C3、“物理模型” 在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點就是這種物理模型之一。三、參考系【例】：人坐在運動的火車中，以窗外樹木為參考系，人是運動的。以車廂為參考系，人是靜止的?！纠浚旱谝淮问澜绱髴?zhàn)期間，一飛行員駕機(jī)飛行時，發(fā)現(xiàn)座艙外有一黑色小物體，他伸手抓過來一看，竟是顆子彈頭！飛行員為何沒被子彈擊傷？如果飛行員站在地面上，他還敢抓飛行中的子彈嗎？1、定義：任何運動都是相對于某個參照物而言的，這個選來作標(biāo)準(zhǔn)（假定為

8、不動）的參照物稱為參考系。2、物體一旦被選做參照系，則認(rèn)為此物體是靜止的。3、參考系的選取是任意的，選取得當(dāng)，會使問題的研究變得簡潔、方便。一般選取地面或相對地面靜止的物體為參考系。4、同一運動，如果選擇的參考系不同，運動情況一般不同。5、比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一個參考系才有意義?！揪毩?xí)】1、對于參考系，下列說法正確的是（ ）A參考系必須選擇地面。B研究物體的運動，參考系選擇任意物體其運動情況是一樣的。C選擇不同的參考系，物體的運動情況可能不同。D研究物體的運動，必須選定參考系。 答案：CD2關(guān)于機(jī)械運動和參照物，以下說法正確的有（ ） A. 研究和描述一個物體的運動時，必須選定參

9、照物。 B. 由于運動是絕對的，描述運動時，無需選定參照物。 C. 一定要選固定不動的物體為參照物。 D. 研究地面上物體的運動時，必須選地球為參照物。 答案：A 四、坐標(biāo)系有時需要準(zhǔn)確地描述某個物體所在的位置，如地理上用緯度和經(jīng)度來確定某個地點在軍事、大地測量等領(lǐng)域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)來確定方位1、定義：為了定量地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。2、坐標(biāo)系的種類 一維坐標(biāo)：描述物體在一條直線上運動，即物體做一維運動時，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，建立直線坐標(biāo)系。 二維坐標(biāo)：平面直角坐標(biāo)，描述物體在一平面內(nèi)運動，即二維運動時

10、，需采用兩個坐標(biāo)確定它的位置。 三維坐標(biāo)：立體坐標(biāo)系，描述物體在空間的運動?！纠恳毁|(zhì)點在x軸上運動，各個時刻的位置坐標(biāo)如下表：（1）請在下面的z軸上標(biāo)出質(zhì)點在各時刻的位置（2）哪個時刻離坐標(biāo)原點最遠(yuǎn)?有多遠(yuǎn)? 答案：在第4 s末的位置坐標(biāo)是7m，說明這一時刻質(zhì)點離開坐標(biāo)原點的距離為7 m，在x軸的負(fù)向上，為最遠(yuǎn)，而其他幾個都不是最遠(yuǎn)的資料袋300多年前，堂吉訶德的作者塞萬提斯在描寫騎士和他的侍從騎著木馬旅行時，有這樣一段故事：人們對堂吉訶德說：“請騎在馬背上，只要你把馬脖子上的套管一扭動，木馬就會騰空而起，平平穩(wěn)穩(wěn)地把你送到瑪朗布魯諾等待你的地方。不過，為了不使你因高速奔馳而頭暈，一定要蒙上

11、你的眼睛才乘坐?！碧眉X德和他的侍從上了馬，他們的眼睛也蒙了起來。堂吉訶德摸到了那個套管，用力一扭。堂吉訶德對侍從說：“我們的旅行開始了！我詛咒，我一生從來沒有騎過這樣快、這樣平穩(wěn)的馬?！笔虖恼f：“是的，我覺得迎面而來的大風(fēng)，就好像有許多風(fēng)箱朝我們鼓風(fēng)一樣?！笔聦嵣?，真的是人們正在用幾個巨大的風(fēng)箱朝著他們鼓風(fēng)，木馬卻還呆在原地，一步也沒動。塞萬提斯是根據(jù)運動的相對性原理來編寫這段故事的。由運動的相對性原理可知：一個人相對于周圍的物體向前運動，和他自己靜止不動，周圍的物體向后運動，其感覺完全一樣。運動的相對性原理，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上有著廣泛的應(yīng)用，研制飛機(jī)時，使用的風(fēng)洞就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。飛機(jī)在高空飛行時，氣流對飛機(jī)的阻力和升力起著重要的作用。要取得氣流與飛機(jī)飛行之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)，本應(yīng)駕飛機(jī)飛行，進(jìn)行實驗。但是，這樣做既危險又浪費。于是人們根據(jù)相對性原理，把飛機(jī)懸吊在大型管道風(fēng)洞中不動，然后讓空氣從風(fēng)洞中向后高速流去，以此代替飛機(jī)在高空的飛行。這種試驗方法，大大方便了實驗工作的順利進(jìn)行，也大大促進(jìn)了飛機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展。5