質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系(課堂PPT)

1、第一章第一章 運動的描述運動的描述飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 在我們周圍可以看到各種各樣的運動：雄鷹在飛翔雄鷹在飛翔 火箭飛向太空火箭飛向太空 地球在轉(zhuǎn)動地球在轉(zhuǎn)動一切物體都在運動著一切物體都在運動著運動是絕對的運動是絕對的 物體的空間位置隨時間的變化，物體的空間位置隨時間的變化，叫叫機械運動機械運動，它是自然界最簡單，它是自然界最簡單最基本的運動形式。最基本的運動形式。飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 人類的認知規(guī)律運動運動由淺入深由淺入深由表及里由表及里 問題：該如何描述物體的運動呢？問題：該如何描述物體的運動呢？ 詩人用“氣勢磅礴”的詞語描述大河中的水流，用“矯捷如燕”來描述運動員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的線條來表示風(fēng)

2、來描述車輛的飛馳?？茖W(xué)家呢？科學(xué)家呢？61 質(zhì)點質(zhì)點 參考系和坐標(biāo)系參考系和坐標(biāo)系你能準(zhǔn)確描述下列物體的運動嗎？小汽車的運動小汽車的運動試一試試一試拋出的木棒在空中的運動拋出的木棒在空中的運動在描述上述物體運動時，我們遇在描述上述物體運動時，我們遇到了哪些困難和麻煩，這個困難和麻到了哪些困難和麻煩，這個困難和麻煩是由于什么原因造成的？煩是由于什么原因造成的？ 想一想飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 難道我們真的無法準(zhǔn)確描述物體的運動嗎？難道我們真的無法準(zhǔn)確描述物體的運動嗎？例：飛機以某速度從南京飛向北京例：飛機以某速度從南京飛向北京, , 火車在南京與上海之間的運行火車在南京與上海之間的運行1 質(zhì)點（mass p

3、oint）（2）質(zhì)點是一個理想化的質(zhì)點是一個理想化的“物理模型物理模型”（1）某些情況下，將物體簡化為一個某些情況下，將物體簡化為一個 有質(zhì)量有質(zhì)量的點的點-質(zhì)點質(zhì)點忽略次要因素：形狀、大小等忽略次要因素：形狀、大小等突出主要因素：具有質(zhì)量（本質(zhì)屬性突出主要因素：具有質(zhì)量（本質(zhì)屬性) )11想一想1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass point）物體都可以看作質(zhì)點嗎？物體都可以看作質(zhì)點嗎？飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 可不可以這樣說：大物體可不可以這樣說：大物體不能當(dāng)作質(zhì)點，小物體才能當(dāng)不能當(dāng)作質(zhì)點，小物體才能當(dāng)作質(zhì)點？作質(zhì)點？想一想1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass point）原子，分子R=1.5108kmD=1.3104km

4、飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 13（3）物體能否看作質(zhì)點是物體能否看作質(zhì)點是有條件的有條件的 物體的大小和形狀在研究的問題中可物體的大小和形狀在研究的問題中可以忽略不計以忽略不計1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass point）介紹理想化方法：介紹理想化方法： 我們在研究物理現(xiàn)象時，可以對問題進行簡化，我們在研究物理現(xiàn)象時，可以對問題進行簡化，也可以撇開無關(guān)因素及次要因素，這種方法叫理想也可以撇開無關(guān)因素及次要因素，這種方法叫理想化方法?；椒?。質(zhì)質(zhì) 點點忽略了大小和形狀忽略了大小和形狀動滑輪動滑輪忽略了摩擦力和動滑輪的質(zhì)量忽略了摩擦力和動滑輪的質(zhì)量光滑平面光滑平面忽略了摩擦力忽略了摩擦力1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass poi

5、nt）1 1、物體上各點的運動情況相同時，可以、物體上各點的運動情況相同時，可以看作質(zhì)點，一般研究物體的轉(zhuǎn)動時不能把看作質(zhì)點，一般研究物體的轉(zhuǎn)動時不能把物體看作質(zhì)點。物體看作質(zhì)點。2 2、物體雖有轉(zhuǎn)動，但物體的轉(zhuǎn)動不是我、物體雖有轉(zhuǎn)動，但物體的轉(zhuǎn)動不是我們所研究的主要問題時，物體的本身大小們所研究的主要問題時，物體的本身大小和形狀已變成了次要因素，物體可以看作和形狀已變成了次要因素，物體可以看作質(zhì)點。質(zhì)點。歸納歸納1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass point）3 3、物體能否看作質(zhì)點，取決于它的形狀和大小、物體能否看作質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究的問題中是否可以忽略不計，而跟物體在所研究的問題中

6、是否可以忽略不計，而跟物體自身體積的大小，質(zhì)量的多少和運動速度的大小自身體積的大小，質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān)。無關(guān)。4 4、一個物體能否看作質(zhì)點取決于所研究問題的、一個物體能否看作質(zhì)點取決于所研究問題的性質(zhì)，即使同一個物體在研究問題不同時，有的性質(zhì)，即使同一個物體在研究問題不同時，有的情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況下不可以看作情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況下不可以看作質(zhì)點。質(zhì)點。歸納歸納1 質(zhì)點（質(zhì)點（mass point）觀察觀察如何解釋小孩的如何解釋小孩的靜止？靜止？想一想物體的運動是相對的物體的運動是相對的運動的相對性運動的相對性 描述運動要尋找參考物體描述運動要尋找參考物體飛鷗網(wǎng)

7、飛鷗網(wǎng) 2 參考系參考系（reference frame）為描述物體的運動而選為描述物體的運動而選用來做參考的另外物體用來做參考的另外物體稱為參考系。稱為參考系。參考系假定不動參考系假定不動觀察觀察思考：同樣的物體，思考：同樣的物體，運動為何會不同？運動為何會不同？2 參考系參考系（reference frame）（1 1）標(biāo)準(zhǔn)性：被研究物體是靜還是動都是相）標(biāo)準(zhǔn)性：被研究物體是靜還是動都是相對于參考系而言的。對于參考系而言的。（2 2）任意性：選擇的任意性參考系的選取可）任意性：選擇的任意性參考系的選取可以是任意的，實際解題應(yīng)以觀測方便和使物體以是任意的，實際解題應(yīng)以觀測方便和使物體的運動盡

8、可能簡單為原則，通常選地面為參考的運動盡可能簡單為原則，通常選地面為參考系。系。（3 3）差異性：同一物體對于不同的參考系，）差異性：同一物體對于不同的參考系，運動可能不同運動可能不同（4 4）統(tǒng)一性：比較兩個物體的運動情況，必）統(tǒng)一性：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。須選擇同一個參考系才有意義。做一做做一做地球地球岸邊岸邊竹排竹排詩境中的相對運動詩境中的相對運動飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 詩境中的相對運動詩境中的相對運動 如何確定物體的位置？ 若物體只在一條直線上運動，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？3 坐標(biāo)系坐標(biāo)系（

9、coordinate system）為了定量地描述物體的位置及位置的變化，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。需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。1 1、坐標(biāo)系建立的作用、坐標(biāo)系建立的作用2 2、坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：、坐標(biāo)系的構(gòu)成要素： 原點、正方向、標(biāo)度、物理量、單位原點、正方向、標(biāo)度、物理量、單位說一說說一說 對于在平面上運動的物體，例如冰場上的花樣滑冰運動對于在平面上運動的物體，例如冰場上的花樣滑冰運動員，要描述他們的位置，你認為應(yīng)該怎樣建立坐標(biāo)系？員，要描述他們的位置，你認為應(yīng)該怎樣建立坐標(biāo)系？二維二維( (直角直角) )坐標(biāo)系坐標(biāo)系26坐標(biāo)系坐標(biāo)系x /

10、mx / my / my / mx / mz / m27直角坐標(biāo)直角坐標(biāo)系系、球坐標(biāo)、球坐標(biāo)系系、極坐標(biāo)、極坐標(biāo)系系、柱面坐標(biāo)柱面坐標(biāo)系系等等 還有自然坐標(biāo)系還有自然坐標(biāo)系飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 28坐標(biāo)系r衛(wèi)星衛(wèi)星法線法線切線切線運動質(zhì)點運動質(zhì)點n自然坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系由運動曲線上任由運動曲線上任一點的法線和切一點的法線和切線組成線組成科學(xué)漫步科學(xué)漫步 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 手持式手持式GPS定位器定位器生活中的物理生活中的物理飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) 30全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）31車載車載GPS定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)飛鷗網(wǎng)飛鷗網(wǎng) GPS系統(tǒng)包括三大部分：系統(tǒng)包括三大部分： （

11、1）GPS衛(wèi)星（空間部分）衛(wèi)星（空間部分） （2）地面支撐系統(tǒng)（地面監(jiān)控部分）地面支撐系統(tǒng)（地面監(jiān)控部分） （3）GPS接收機（用戶部分接收機（用戶部分1質(zhì)點質(zhì)點 參考系和坐標(biāo)系參考系和坐標(biāo)系 定位儀中所示位置課堂小結(jié)課堂小結(jié)1.1.機械運動：物體相對于其他物體的位機械運動：物體相對于其他物體的位置變化叫置變化叫機械運動，簡稱運動。機械運動，簡稱運動。 2.2.參考系：描述物體運動時參考系：描述物體運動時, ,用來作參考用來作參考的的( (假定為靜止假定為靜止) ) 另外的物體。另外的物體。課堂小結(jié)課堂小結(jié)3.3.質(zhì)點：質(zhì)點： 4.4.坐標(biāo)系坐標(biāo)系: :為了定量地描述物體的位置及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)奈恢玫淖兓?，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系。3637生活中的物理生活中的物理GPSGPS：全球定位系統(tǒng)：全球定位系統(tǒng) ( ( 授時與測距導(dǎo)航系統(tǒng)授時與測距導(dǎo)航系統(tǒng)-全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)) ) 全球定位系統(tǒng)是美國從全球定位系統(tǒng)是美國從2020世紀世紀7070年代開始研年代開始研制，歷時制，歷時2020年，耗資年，耗資200200億美元，于億美元，于199419