質(zhì)點(diǎn)、參考系概念

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1、 他 們 的 相 對 位 置 發(fā)生 了 怎 樣 的 變 化 ？ 怎 樣描 述 物 體 的 運(yùn) 動 ？ 導(dǎo)入新課 在 任 何 情 況 下 ， 描 述 物 體 的 運(yùn) 動 都必 須 要 考 慮 物 體 的 大 小 和 形 狀 嗎 ？ 由 于 物 體 有 大 小 和 形 狀 ， 各 部 分 運(yùn) 動 情況 一 般 不 同 ， 要 描 述 物 體 各 部 分 空 間 位 置 隨時(shí) 間 的 變 化 ， 是 很 困 難 的 。 1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系第一章 運(yùn)動的描述 知 識 與 能 力 認(rèn) 識 建 立 質(zhì) 點(diǎn) 模 型 的 意 義 和 方 法 ， 能 根 據(jù) 具 體情 況 將 物 體 簡 化 為 質(zhì)

2、點(diǎn) ， 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 。 理 解 參 考 系 的 選 取 在 物 理 中 的 作 用 ， 會 根 據(jù) 實(shí)際 情 況 選 定 參 考 系 。 通 過 實(shí) 例 理 解 參 考 系 ， 知 道 參 考 系 的 概 念 及 運(yùn)動 的 關(guān) 系 ， 會 用 坐 標(biāo) 系 描 述 物 體 的 位 置 。 教學(xué)目標(biāo) 過 程 與 方 法 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 。 通 過 參 考 系 的 學(xué) 習(xí) ， 知 道 從

3、 不 同 角 度 研 究 問 題的 方 法 。 體 會 用 坐 標(biāo) 方 法 描 述 物 體 位 置 的 優(yōu) 越 性 。 情 感 態(tài) 度 與 價(jià) 值 觀 認(rèn) 識 運(yùn) 動 是 宇 宙 中 的 普 遍 現(xiàn) 象 ， 運(yùn) 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 。 滲 透 抓 住 主 要 因 素 ， 忽 略 次 要 因 素 的 哲 學(xué) 思 想 。 滲 透 具 體 問 題 具 體 分 析 的 辯 證 唯 物 主 義 思 想 。 重 點(diǎn) 理 解 質(zhì) 點(diǎn) 的 概 念 。 從 參 考 系 中 明 確 地 抽 象 出 了 坐 標(biāo) 系 的 概 念 。難 點(diǎn)

4、理 解 質(zhì) 點(diǎn) 的 概 念 。教學(xué)重難點(diǎn) 本節(jié)導(dǎo)航 1、 物 體 和 質(zhì) 點(diǎn) 怎樣描述宇宙中的行星的運(yùn)動？ 研 究 一 列 北 京 到 廣 州 的 列 車 的 位 置 隨 時(shí) 間 的 變 化 關(guān) 系 ， 可 以 忽 略 物 體 的 大 小 和 形 狀 ， 將 它 看 作 是 有 質(zhì) 量 的 點(diǎn) 研 究 地 球 繞 太 陽 公 轉(zhuǎn) ， 可 以 忽 略 地 球 的 大 小 和 形 狀 監(jiān) 測 火 箭 發(fā) 射 時(shí) ， 用 熒 光 屏 上 的 小 光 點(diǎn) 代 替 這個 “ 龐 大 ” 的 物 體 我 們 在 處 理 這 些 問 題 時(shí) ， 常 常 不 考 慮物 體 各 部 分 的 差 異 ， 把 物

5、體 簡 化 成 沒 有 大小 、 形 狀 的 點(diǎn) ， 或 者 說 用 一 個 有 質(zhì) 量 的 點(diǎn)來 代 替 物 體 。（1）質(zhì)點(diǎn)的定義用 來 代 替 物 體 的 有 質(zhì) 量 的 點(diǎn) 叫 做 質(zhì) 點(diǎn) 。實(shí)際物體運(yùn)動的描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述名 詞 解 釋 “ 具 有 質(zhì) 量 ” 和 “ 占 有 位 置 ” ， 但 沒 有 大 小 、 沒 有 形狀 。 質(zhì) 點(diǎn) 沒 有 體 積 ， 因 而 質(zhì) 點(diǎn) 是 不 可 能 轉(zhuǎn) 動 的 。 任 何 轉(zhuǎn) 動的 物 體 在 研 究 其 自 轉(zhuǎn) 時(shí) 都 不 能 簡 化 為 質(zhì) 點(diǎn) 。 質(zhì) 點(diǎn) 不 一 定 是 很 小 的 物 體 ， 很 大 的 物 體 也 可 簡 化 為

6、質(zhì)點(diǎn) 。 同 一 個 物 體 有 時(shí) 可 以 看 作 質(zhì) 點(diǎn) ， 有 時(shí) 又 不 能 看 作 質(zhì)點(diǎn) ， 具 體 問 題 具 體 分 析 。 質(zhì) 點(diǎn) 是 一 種 科 學(xué) 抽 象 ， 是 對 實(shí) 際 物 體 的 近 似 ， 是 一 種理 想 化 的 物 理 模 型 ， 這 也 是 物 理 學(xué) 中 常 用 的 一 種 重 要 的研 究 方 法 。（2）質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn) 突 出 主 要 因 素 ， 忽 略 次 要 因 素 ， 將 實(shí) 際 問題 簡 化 為 物 理 模 型 ， 是 研 究 物 理 學(xué) 問 題 的 基 本思 維 方 法 之 一 ， 這 種 思 維 方 法 叫 理 想 化 方 法 。 質(zhì) 點(diǎn) 就

7、是 利 用 這 種 思 維 方 法 建 立 的 一 個 理想 化 物 理 模 型 。理想化方法名 詞 解 釋 （3）質(zhì)點(diǎn)的條件 物 體 的 形 狀 、 大 小 可 忽 略 時(shí) ， 一 般 可 以 看 作 質(zhì) 點(diǎn) 例 如 ： 研 究 地 球 的 公 轉(zhuǎn) 拋 出 去 的 手 榴 彈 在 空 中 的 運(yùn) 動 平 動 的 物 體 一 般 可 以 看 作 質(zhì) 點(diǎn) 例 如 ： 平 直 公 路 上 行 駛 的 汽 車 ， 分 析 ： 車 身 上 各 部 分 的 運(yùn) 動 情 況 相 同 ， 當(dāng)我 們 把 汽 車 作 為 一 個 整 體 來 研 究 它 的 運(yùn) 動 的 時(shí)候 ， 就 可 以 把 汽 車 當(dāng) 作

8、質(zhì) 點(diǎn) 。 物 體 只 做 轉(zhuǎn) 動 時(shí) ， 不能 看 做 質(zhì) 點(diǎn)例 如 ： 乒 乓 球 在 空 中 只做 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 時(shí) 一 個 物 體 能 否 看 成 質(zhì) 點(diǎn) ， 是 由 問 題 的 性 質(zhì)決 定 的 ， 取 決 于 它 的 形 狀 和 大 小 在 所 研 究 問 題中 是 否 可 以 忽 略 不 計(jì) ， 而 跟 自 身 體 積 的 大 小 、質(zhì) 量 的 多 少 和 運(yùn) 動 速 度 的 大 小 無 關(guān) ?？?結(jié) 同一物體在不同情況下有時(shí)可看作質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不可看作質(zhì)點(diǎn)。 例 如 ： 一 列 火 車 從 北 京 開 到 上 海 ， 研 究 火車 的 運(yùn) 行 的 時(shí) 間 ， 可 以 將 火 車

9、看 成 質(zhì) 點(diǎn) ; 而 火 車 過 橋 時(shí) ， 計(jì) 算 火 車 過 橋 的 時(shí) 間 ， 不可 以 將 火 車 看 成 質(zhì) 點(diǎn) 一 般 來 說 ， 可 以 把 撐 桿 跳 高 運(yùn) 動 分 為 如 下幾 個 階 段 ： 助 跑 、 撐 桿 起 跳 、 越 過 橫 桿 。 在 下列 幾 種 情 況 下 運(yùn) 動 員 能 否 看 作 質(zhì) 點(diǎn) ， 從 中 體 會質(zhì) 點(diǎn) 模 型 的 建 立 過 程 。 （ 1） 教 練 員 針 對 訓(xùn) 練 錄 像 糾 正 運(yùn) 動 員 的 錯 誤 時(shí) ，能 否 將 運(yùn) 動 員 看 成 質(zhì) 點(diǎn) ？ （ 2） 分 析 運(yùn) 動 員 的 助 跑 速 度 時(shí) ， 能 否 將 其 看 成

10、質(zhì) 點(diǎn) ？ （ 3） 測 量 其 所 跳 高 度 （ 判 斷 其 是 否 打 破 記 錄 ）時(shí) ， 能 否 將 其 看 成 質(zhì) 點(diǎn) ？ 不 能 。糾 正 錯 誤 動 作 時(shí) 不 能 忽 略 運(yùn) 動 員 的 形 狀 和 大 小 。能 。分 析 助 跑 速 度 時(shí) ， 可 以 忽 略 運(yùn) 動 員 的 姿 勢 及 動 作 。能 。 2、 參 考 系 如何判斷一個物體是運(yùn)動的？ （1）參考系的定義 要 描 述 一 個 物 體 的 運(yùn) 動 ， 首 先 要 選 定 某 個 其 他物 體 做 參 考 ， 觀 察 物 體 相 對 于 這 個 “ 其 他 物 體 ” 的位 置 是 否 隨 時(shí) 間 變 化 ， 以

11、 及 怎 樣 變 化 。 這 種 用 來 做參 考 的 物 體 稱 為 參 考 系 （ reference frame） 。 參 考系 是 研 究 機(jī) 械 運(yùn) 動 的 標(biāo) 準(zhǔn) 。 名 詞 解 釋 （2）參考系的選擇 參 考 系 的 選 擇 是 任 意 的 ， 應(yīng) 以 觀 測 方 便 和 使 物 體 的運(yùn) 動 盡 可 能 簡 單 為 原 則 。 一 般 選 擇 地 球 和 相 對 于 地 球靜 止 的 物 體 。 描 述 地 面 上 物 體 運(yùn) 動 時(shí) ， 通 常 選 地 面 或相 對 于 地 面 靜 止 不 動 的 其 他 物 體 作 為 參 考 系 。 一 個 物 體 一 旦 被 選 為 參

12、 考 系 ， 就 認(rèn) 為它 是 靜 止 的 ， 假 定 參 考 系 不 動 。 比 較 兩 個 物 體 的 運(yùn) 動 應(yīng) 選 同 一 參 考 系 。 選 擇 不 同 的 參 考 系 來 觀 察 同 一 個 物 體的 運(yùn) 動 ， 觀 察 的 結(jié) 果 可 能 會 不 同 。運(yùn)動的相對性 自 然 界 的 一 切 物 體 都 處 于 永 恒 的 運(yùn) 動 中 ， 絕 對靜 止 的 物 體 是 不 存 在 的 。 就 此 意 義 而 言 ， 我 們 說 運(yùn)動 是 絕 對 的 。 但 是 ， 描 述 某 一 個 物 體 的 位 置 及 其 隨時(shí) 間 的 變 化 ， 卻 又 總 是 相 對 于 其 他 物 體

13、而 言 的 。名 詞 解 釋運(yùn)動的相對性 想 一 想 我 們 說 下 列 物 體 是運(yùn) 動 的 ， 是 拿 什 么 作 為參 考 系 ？地 面 、 觀 眾 、 路 旁 的 樹 1. “小 小 竹 排 江 中 游 ， 巍 巍 青 山 兩 岸 走 ” 分 別 描述 了 兩 種 運(yùn) 動 情 景 ， 分 別 是 以 什 么 為 參 考 系 ？2. “月 亮 在 蓮 花 般 的 云 朵 里 穿 行 ”3. “坐 地 日 行 八 萬 里 ， 巡 天 遙 看 一 千 河 ” ， 我 們 感覺 是 靜 止 不 動 的 。 這 與 詩 句 里 的 描 述 是 否 矛 盾 ？4. “滿 眼 風(fēng) 波 多 閃 爍 ，

14、 看 山 恰 似 走 來 迎 ， 仔 細(xì) 看 山山 不 動 ， 是 船 行 ” 其 中 “ 看 山 恰 似 走 來 迎 ” 和“ 是 船 行 ” 所 選 的 參 考 系 分 別 是 什 么 ？河 岸 、 竹 排 云 朵 不 矛 盾人 、 山 （ 地 面 ） 3、 坐 標(biāo) 系 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 位 置 及位 置 變 化 ？ 若 在 某 平 面 （ 操 場 ） 上 呢 ？ 文 字 描 述 方便 嗎 ？ 能 精 確 嗎 ？ 有 沒 有 簡 便 又 準(zhǔn) 確 的 方 法 ？ 這 是 不 是 很 方 便 ？ xo 5

15、m物 體 沿 直 線 運(yùn) 動 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) 的 坐 標(biāo) 系 （ coordinate system） 。（1）坐標(biāo)系名 詞 解 釋 坐 標(biāo) 系 是 在 參 考 系 的 基 礎(chǔ) 上 抽 象 出來 的 概 念 ， 是 抽 象 化 的 參 考 系 。 （2）坐標(biāo)系的構(gòu)成要素 直線坐標(biāo)系數(shù)字原點(diǎn)單位長度正方向物理量的符號單位 （3）坐標(biāo)系的種類 一 維 坐 標(biāo)（直線坐標(biāo)系） 描 述 物 體 在 一 條 直 線 上 運(yùn) 動 ， 即 物 體 做 一 維運(yùn) 動 時(shí) ， 可 以 以 這 條 直 線 為 x

16、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 到 A點(diǎn) ， 此 時(shí) 它 的 位 置坐 標(biāo) xA 3m， 若 它 運(yùn) 動 到 B點(diǎn) ， 則 此 時(shí) 它 的 坐 標(biāo) xB 2m（ “ ”表 示 沿 x 軸 負(fù) 方 向 ） 。 二 維 坐 標(biāo)（平面直角坐標(biāo)系） 描 述 物 體 在 一 平 面 內(nèi) 運(yùn) 動 ， 即 二 維 運(yùn) 動 時(shí) ，需 采 用 兩 個 坐 標(biāo) 確 定 它 的 位 置 。A xyO 22噴水拋物線x 1y1yo x 三 維 坐 標(biāo)（立體坐標(biāo)系） 描 述 物 體 在 空 間 的

17、 運(yùn) 動 。 xy zO 用 坐 標(biāo) 系你 能 說 出 他 們 的 位 置 嗎 ? 手持式G PS定位器此刻處于我國哪個城市的什么部位？ 科 學(xué) 漫 步 生 活 中 的 物 理 全 球 衛(wèi) 星 定 位 系 統(tǒng) （ G PS） 衛(wèi) 星 測 時(shí) 測 距 導(dǎo) 航 / 全 球 定 位 系 統(tǒng) Navigation Satellite Time and Ranging/G lobal Positioning System 確 定 地 球 物 體 的 具 體 方 位 ， 提 供 準(zhǔn) 確 時(shí) 間 。 在地圖上看到的經(jīng)緯線，實(shí)際上就是在地球表面建立的坐標(biāo)系 人造衛(wèi)星地面接收器信 號 車載G PS定位系統(tǒng) 科學(xué)

18、探索的必備物G PS定位儀 定位儀中所示位置 1. 機(jī) 械 運(yùn) 動 ： 物體相對于其他物體的位置變化叫機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動。2. 參 考 系 ： 描述物體運(yùn)動時(shí)，用來作參考的（假定為靜止） 另外的物體。課堂小結(jié) 3. 質(zhì) 點(diǎn) ： 用 來 代 替 物 體 的 有 質(zhì) 量 的 點(diǎn) 。 質(zhì) 點(diǎn) 是 一種 理 想 化 的 物 理 模 型 （ 關(guān) 鍵 是 要 搞 清 什 么 時(shí)候 可 以 看 作 質(zhì) 點(diǎn) ） 。4. 坐 標(biāo) 系 : 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) 的 坐 標(biāo) 系 。 高考鏈接（ 09廣 東 理 基 ） 做

19、 下 列 運(yùn) 動 的 物 體 ， 能 當(dāng) 做 質(zhì) 點(diǎn) 處 理 的 是 （ ）A. 自 轉(zhuǎn) 中 的 地 球B. 旋 轉(zhuǎn) 中 的 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 葉 片C. 在 冰 面 上 旋 轉(zhuǎn) 的 花 樣 滑 冰 運(yùn) 動 員D. 勻 速 直 線 運(yùn) 動 的 火 車D 1. 下列物體能看做質(zhì)點(diǎn)的是（ ） A. 沿著斜面下滑的木塊 B. 研究斜面上的木塊是下滑還是翻滾 C. 電扇的葉片 D. 自轉(zhuǎn)中的地球課堂練習(xí)2. 下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中，正確的是（ ）A. 地球很大，一定不能看做質(zhì)點(diǎn) B. 原子核很小，一定能看做質(zhì)點(diǎn) C. 同一物體在不同的情況中，有時(shí)可看做質(zhì) 點(diǎn)，有時(shí)則不可看做質(zhì)點(diǎn) D. 質(zhì)點(diǎn)是一種理想化

20、模型，無實(shí)際意義A C 3. 下 列 關(guān) 于 質(zhì) 點(diǎn) 的 說 法 中 ， 正 確 的 是 （ ）A. 體積很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)B. 質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)C. 物體的大小和形狀在所研究的問題中起的作用 很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，我們就可以把物體看 成質(zhì)點(diǎn)D. 只有低速運(yùn)動的物體才可看成質(zhì)點(diǎn)，高速運(yùn)動 的物體不可看成質(zhì)點(diǎn)C 4. 下列說法中正確的是（ ）A. 研究物體的運(yùn)動，首先必須選定參考系B. 參考系必須選擇地面C. 研究同一物體的運(yùn)動時(shí)，選取地面或相對地 面靜止的物體為參考系，所得出的關(guān)于物體 運(yùn)動的結(jié)論是相同的D. 選取不同的參考系，所得出的關(guān)于物體運(yùn)動 的結(jié)論可能是不同的AD 5.

21、詩句“滿眼風(fēng)波多閃灼，看山恰似走來迎，仔細(xì)看山山不動，是船行”中，“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參考系分別為（ ） A. 船和山 B. 山和船 C. 地面和山 D. 河岸和流水 A 6. 下列情況不能看成質(zhì)點(diǎn)的是（ ）A. 研究繞地球飛行時(shí)航天飛機(jī)的軌道B. 研究飛行中的直升機(jī)上的螺旋槳的轉(zhuǎn)動情況C. 計(jì)算從北京開往汕頭的一列火車的運(yùn)行時(shí)間D. 計(jì)算火車通過路口所用的時(shí)間BD7. 關(guān)于參考系的選取，下列說法正確的是（ ）A. 參考系必須選取靜止不動的物體 B. 參考系必須是和地面聯(lián)系在一起的C. 在空中運(yùn)動的物體不能作為參考系 D. 任何物體都可以作為參考系D 8. 第一次世界大戰(zhàn)期間，

22、一名法國飛行員在2000米的高空飛行時(shí)，發(fā)現(xiàn)旁邊有一個小東西，他以為是一只小飛蟲，敏捷地把它抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓住子彈的原因是（ ） A. 飛行員反應(yīng)快 B. 子彈相對飛行員是靜止的 C. 子彈已經(jīng)飛行的沒勁了 D. 飛行員有手勁B 9. 在公路上向左勻速運(yùn)動的汽車，經(jīng)過一棵果樹時(shí)，恰有樹上一個果子從上面自由落下，下圖為運(yùn)動的軌跡，在地面上觀察到的運(yùn)動軌跡是_車中人以車為參考系觀察到果子的運(yùn)動軌跡是_。A B C DAD 10. 太陽從東邊升起，西邊落下，是地球上的自然現(xiàn)象，但在某些條件下，在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上，旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現(xiàn)象。這

23、些條件是（ ） A. 時(shí)間必須是在清晨，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速度必須較大 B. 時(shí)間必須是在清晨，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速度必須較大 C. 時(shí)間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速度必須較大 D. 時(shí)間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速度不能太大C 飛 花 兩 岸 照 船 紅 ，百 里 榆 堤 半 日 風(fēng) 。臥 看 滿 天 云 不 動 ，不 知 云 與 我 俱 東 。11. 詩中描述了什么物體的運(yùn)動？ 它是以什么物體為參考系？ 你對詩人關(guān)于 “榆堤”、“云”、“我” 的運(yùn)動與靜止的說法有沒有不同的認(rèn)識？ 1. 答 ： “ 一 江 春 水 向 東 流 ” 是 水

24、相 對 岸 （ 或 者地 面 ） 的 運(yùn) 動 ； “ 地 球 的 公 轉(zhuǎn) ” 是 說 相 對 太 陽 運(yùn) 動的 ； “ 鐘 表 的 時(shí) 針 在 轉(zhuǎn) 動 ” 是 說 時(shí) 針 相 對 鐘 表 表 盤的 運(yùn) 動 ； “ 太 陽 東 升 西 落 ” 是 說 太 陽 相 對 于 地 面 的運(yùn) 動 。 2. 解 答 ： 詩 中 描 寫 船 的 運(yùn) 動 ， 前 兩 句 寫 景 ， 詩人 在 船 上 ， 握 看 云 不 動 是 以 船 為 參 考 系 的 。 云 與 我俱 東 是 說 以 兩 岸 為 參 考 系 ， 云 與 船 均 向 東 運(yùn) 動 。問題與練習(xí) 3. 答 ： 通 過 測 量 可 知 ， A的 坐 標(biāo) 是 0.44m，B的 坐 標(biāo) 是 0.36m。 因 此 ， 解 答 本 題 時(shí) 要 先 需 要 先測 量 圖 中 桌 面 到 地 面 的 距 離 ， 計(jì) 算 出 單 位 長 度 所表 示 的 大 小 ， 及 比 例 尺 。 然 后 再 測 量 并 計(jì) 算 。 若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝！