内容正文:
不了解运动,就不了解自然
——亚里士多德①
①亚里士多德(Aristotle,前384——前322),古希腊杰出的哲学家、科学家,形式逻辑学的创始人。在物理学方面,亚里士多德认为自然中一切对象都在不断地运动和变化。他首先给出了时间的定义,并认为既然运动是永恒的,那么时间也同样是永恒的。
在我们周围,到处可以看到物体在运动:汽车在公路上行驶,巨轮在海上航行,飞机在天空中飞行,树叶在摇动,鸟儿在飞翔……就连我们脚下的地球,也在不停地自转、公转。
物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动(mechanical motion)。在物理学中,研究物体做机械运动规律的分支叫作力学(mechanics)人们在力学的研究中,不仅认识了物体做机械运动的规律,而且还创立了科学研究的基本方法。
这一章,我们学习机械运动的描述。
问题 ?
生活中随处可见运动的物体,例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰……对于这些运动的物体,我们如何准确地描述它们的运动呢?
1
质点 参考系
物体和质点
1. 质点的定义:
用来代替物体有质量的点叫质点.
即忽略物体的形状、大小而保留其质量的一个点.
物体和质点
为什么要建立质点?
物体的大小、形状对我们研究的问题几乎没有影响时,可将物体的复杂运动转化为质点的运动,建立理想化的模型,从而使我们对实际物体的研究得到简化.
2.质点的特点:
(1)只占位置,不占空间
(2)具有被代替的物体的全部质量
(3)质点是一种科学抽象,是对实际物体的近似,是一种理想化的物理模型,质点在现实生活中并不存在.
物体和质点
3. 将物体看成质点的条件:
一个物体能否看成质点,关键看其大小、形状及各部分的运动差异对研究问题的影响是否可以忽略不计,而不仅仅是看其自身的大小和形状.
物体和质点
可将物体看成质点的两种情况:
(1)在研究的问题中,物体自身的大小远小于其所处的空间尺寸,这时通常可将其看成质点;
(2)一般情况下,研究平动物体的运动时,可将其看成质点.
运动员踢足球的不同部位,会使球产生不同的运动。足球运动中常说的“香蕉球”是球在空中旋转、整体运动径迹为类似香蕉型弧线的一种运动(图1.1-2)。在研究如何才能踢出香蕉球时,能把足球看作质点吗?研究什么样的问题可以把足球看作质点?
例:下列关于质点的说法中,正确的是( )
A.体积很小的物体都可看成质点
B.质量很小的物体都可看成质点
C.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小,可以忽略不计时,我们就可以把物体看成质点
D.只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看成质点
C
参考系
自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言,我们说运动是绝对的。但是,描述某一个物体的位置及其随时间的变化,却又总是相对于其他物体而言的,这便是运动的相对性。
参考系
1. 参考系的定义:
要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体做参考,观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来做参考的物体称为参考系。
参考系是研究机械运动的标准。
参考系与参照物
(1)参考系是用来作为参考的假定不动的物体;
(2)参照物是参考系的一种通俗说法。
参考系
参考系的选择:
(1)参考系的选择是任意的(任意性),应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地球静止的物体。描述地面上物体运动时,通常选地面或相对于地面静止不动的其他物体作为参考系。
参考系
参考系的选择:
(2)一个物体一旦被选为参考系,就认为它是静止的,假定参考系不动。
(3)比较两个物体的运动应选同一参考系(同一性)。
(4)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动,观察的结果可能会不同 (差异性)。
(5)由于运动描述的相对性,凡是提到物体的运动,都应该明确它是相对哪个参考系而言(相对性).
例:关于参考系的选取,下列说法正确的是( )
A.参考系必须选取静止不动的物体
B.参考系必须是和地面联系在一起的
C.在空中运动的物体不能作为参考系
D.任何物体都可以作为参考系
D
例:以下说法正确的是( )
A.参考系就是不动的物体
B.任何情况下,只有地球才是最理想的参考系
C.不选定参考系,就无法研究某一个物体是怎么运动的
D.同一物体的运动,对不同的参考系可能有不同的观察结果
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