内容正文:
1.1 运动的描述
1.1.1 质点 参考系和坐标系
学习目标
核心提炼
1.理解质点的概念,知道物体可看成质点的条件。
1个条件——把物体看成质点的条件
1种方法——建立物理模型的方法
3个概念——质点、参考系、坐标系
2.理解参考系的概念,知道物体的运动具有相对性。
3.理解坐标系概念,会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。
4.体会科学研究中物理模型的思想方法。
一、物体和质点
[观图助学]
如图是相同时间间隔拍摄的四幅照片,把跑步者的位置与背景联系起来,你可以得出什么结论?
把按一定时间间隔拍摄的四张照片叠加起来组成的一张图象,即为跑步者在某阶段跑步的运动图。能否把跑步者缩小为一个点,把跑步者看成质点?
1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化。
2.质点:某些情况下,忽略物体的大小和形状,突出“物体具有质量”,把它简化成有质量的物质点。
3.把物体看成质点的条件:物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动可代替整个物体的运动。
[理解概念]
判断下列说法是否正确。
(1)在马拉松比赛中运动员可以视为质点。(√)
(2)裁判给跳水运动员打分时运动员可视为质点。(×)
(3)击剑比赛、体操比赛中运动员可视为质点。(×)
(4)研究地球的公转及自转时地球都可视为质点。(×)
二、参考系
[观图助学]
坐在车上的人以什么为参考系感觉自己是静止的?站在地面上的人以什么为参考系感觉车上的人是运动的?
1.运动与静止的关系
(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中,即运动是绝对的。
(2)描述某一个物体的运动时,总是相对于其他物体而言的,这便是运动的相对性。[来源:Z&xx&k.Com]
2.参考系
(1)定义:在描述物体的运动时,被选定做参考的、假定不动的其他物体。
(2)选取原则:参考系的选取是任意的。
(3)参考系对观察结果的影响:选择不同的参考系观察同一个物体的运动,观察结果往往不同。
[理解概念]
判断下列说法是否正确。
1.参考系必须要选静止不动的物体。(×)
2.一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(×)
3.“抬头望明月,月在云中行”,诗句中描述的运动选取的参考系是月球。(×)
三、坐标系
[观图助学][来源:Zxxk.Com]
1.建立目的:为了定量描述物体的位置及位置变化。
2.坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度。
预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1
问题2
质点及物体抽象成质点的条件
[观察探究]
如图1所示为撑竿跳高运动的几个阶段:助跑、撑竿起跳、越横竿。讨论并回答下列问题,体会质点模型的建立过程。
图1
(1)教练员针对训练录象纠正运动员的错误动作时,能否将运动员看成质点?
(2)分析运动员的助跑速度时,能否将运动员看成质点?
(3)测量运动员所跳高度(判定运动员是否打破世界纪录)时,能否将运动员看成质点?
答案 (1)不能,纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小);(2)能,分析运动员的助跑速度时,可以忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小);(3)能,理由同(2)。
[探究归纳]
1.对质点的三点说明
(1)质点是一种理想化物理模型,实际并不存在。
(2)物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身大小和形状来判断。
(3)质点不同于几何“点”,是忽略了物体的大小和形状的有质量的点,而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。
2.可将物体抽象成质点的几种情况
[试题案例]
[例1] (多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。这样,当子弹在枪管中运动时,会按照旋转的方式前进。离开枪管后,子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响,从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法正确的是( )
图2
A.当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点
B.当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点
C.无论研究什么问题都可以把子弹看做质点
D.能否将子弹看做质点,取决于我们所研究的问题
解析 在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状,因此不可以把子弹看做质点,选项A错误;研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可以忽略,可以把子弹看做质点,选项B正确;能否将子弹看成质点,取决于所研究的问题,只要其大小与形状对所研究问题的影响可以忽略,就可以看成质点,选项C错误,D正确。
答案 BD
判断一个物体能否看成质点的思路
(1)判断研究问题的性质,即题中关注的要素是什么,分析、求解的物理量是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略,思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响。
(3)若要求解的