人教版高中物理必修一11《质点参考系和坐标系》课件.pptx

1、灿若寒星整理制作灿若寒星整理制作物体的空间位置随时间的变化，叫物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动机械运动，它是自然界最简单最基，它是自然界最简单最基本的运动形式。本的运动形式。在物理学中，研究物体做机械运动在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫的分支叫力学力学 在在我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行我们周围可以看到各种各样的运动：汽车行驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。驶、江水咆哮、鸟儿飞翔、飞船运行等。点击观看物体运动视频点击观看物体运动视频不了解运动，不了解运动，就不了解自然。就不了解自然。亚里士多德亚里士多德亚里士多德（亚里士多德（Aristotle,前前384前前322）一切

2、物体都在不停_人类的认知规律：人类的认知规律：运动：运动：由浅入深由浅入深由表及里由表及里 问题1：该如何描述物体的运动呢？诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家矫捷如燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的线条来表示风，来描述车辆用汽车后面的线条来表示风，来描述车辆的飞驰。的飞驰。科学家呢科学家呢？一一、物体的运动物体的运动 1、运动是、运动是_ 的的 一切物体都在不停_ 谁能准确描述下列物体的运动？谁能准确描述下列物体的运动？如：雄鹰在空中翱翔如：雄鹰在空中翱翔 足球的飞滚足球的飞滚 树叶、纸张的飘落树叶、纸张的飘落

3、海浪的汹涌澎湃海浪的汹涌澎湃一一、物体的运动物体的运动 1、运动是、运动是_ 的的 难道我们真的无法描述物体的运动？难道我们真的无法描述物体的运动？例：飞机以某速度从南京飞向北京例：飞机以某速度从南京飞向北京,研究火车在城市之间运行研究火车在城市之间运行思维体操：思维体操：如何解释小孩的静止？静止？同样的物体，运动会不同？同样的物体，运动会不同？物理方法物理方法 1、运动是、运动是_ 的的 2、质点（、质点（mass point）（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量有质量的点 （2）理想化）理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等忽略次要因素：形状、大小等 突出主要因素：具有质量（本

4、质属性）突出主要因素：具有质量（本质属性）物体都可以看物体都可以看作质点么？作质点么？1、运动是、运动是_ 的的 2、质点（、质点（mass point）（1）某些情况下，将物体简化为一个 有质量的点点 （2）理想化）理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等忽略次要因素：形状、大小等 突出主要方面：具有质量（本质属性）突出主要方面：具有质量（本质属性）（3）物体能否看作质点是有条件有条件的 物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计 几点说明几点说明:1 1、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点

5、。点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。2 2、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。物体可以看作质点。3 3、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把物体看作质点。把物体看作质点。4 4、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质

6、量的多少和运动速度的大小无关。大小，质量的多少和运动速度的大小无关。5 5、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。看作质点，而有的情况下不可以看作质点。思考与讨论：思考与讨论：质点和几何中的点是一回事吗？质点和几何中的点是一回事吗？1、相同点：都是没有形状和大小的点。、相同点：都是没有形状和大小的点。2、不同点：质点是实际物体的抽象，它具有、不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量

7、，一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。量，仅表示位置，而且应该绝对的小。【提示提示】质点是一个理想化的物理模质点是一个理想化的物理模型型，尽管不是实际存在的物体，但它是实，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因抓住了主要因素，忽略了次要因素，素，使所研究的复杂问题得到了简化。使所研究的复杂问题得到了

8、简化。1.研究质点的意义是什么？研究质点的意义是什么？在物理的研究中，在物理的研究中，“理想模型理想模型”的建立，具有十分的建立，具有十分重要的意义。引入重要的意义。引入“理想模型理想模型”，可以使问题的，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。在现实世处理大为简化而又不会发生大的偏差。在现实世界中，有许多实际的事物与这种界中，有许多实际的事物与这种“理想模型理想模型”十十分接近。在一定条件下，作为一种近似，可以把分接近。在一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作实际事物当作“理想模型理想模型”来处理，即可以将研来处理，即可以将研究究“理想模型理想模型”的结果直接地应用于实际事物。的

9、结果直接地应用于实际事物。例如在研究地球绕太阳公转的运动时，由于地球例如在研究地球绕太阳公转的运动时，由于地球的直径（约的直径（约1.310 km）比地球和太阳之间的）比地球和太阳之间的距离（约距离（约1.510 km）小得多，地球上各点相）小得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的，即地球的形对于太阳的运动可以看做是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计，在这种情况下，就可以状、大小可以忽略不计，在这种情况下，就可以直接把地球当作一个直接把地球当作一个“质点质点”来处理。来处理。【提示提示】中学物理中可视为质点的运动物中学物理中可视为质点的运动物体有以下两种情况：体有以下两种情况：（

10、1）运动物体的大小跟所研究的问）运动物体的大小跟所研究的问题有关的距离相比可忽略不计时，可将物题有关的距离相比可忽略不计时，可将物体看做质点。如：地球的半径远小于地球体看做质点。如：地球的半径远小于地球和太阳间的距离，故研究地球绕太阳运动和太阳间的距离，故研究地球绕太阳运动时，将地球看做质点。火车长度远小于武时，将地球看做质点。火车长度远小于武汉到北京的距离，故研究火车从武汉到北汉到北京的距离，故研究火车从武汉到北京的时间时，将火车看做质点。京的时间时，将火车看做质点。2.判定一个物体能否看做质点的方法判定一个物体能否看做质点的方法（2）做平动的物体。由于物体上各个点运动）做平动的物体。由于物

11、体上各个点运动的情况相同，可以选物体上任一点的运动代替的情况相同，可以选物体上任一点的运动代替整个物体的运动，做平动的物体在研究其运动整个物体的运动，做平动的物体在研究其运动的性质时，可将它视为质点。的性质时，可将它视为质点。注意：注意：不能以物体的自身大小来决定物体是否不能以物体的自身大小来决定物体是否可看成质点，而是相对的，蚂蚁很小，但研究可看成质点，而是相对的，蚂蚁很小，但研究其腿长在哪个部位时，就不能将其看做质点。其腿长在哪个部位时，就不能将其看做质点。不能说平动的物体一定能看做质点，而不能说平动的物体一定能看做质点，而转动的物体一定不能看做质点。转动的物体一定不能看做质点。平动的物体

12、有时也不能看做质点，平动的物体有时也不能看做质点，如一列火车通过一座桥的时间，如一列火车通过一座桥的时间，火车的长度就得考虑，不能看做火车的长度就得考虑，不能看做质点。转动的物体有时也能看做质点。转动的物体有时也能看做质点，如花样滑冰运动员，在滑质点，如花样滑冰运动员，在滑冰时有很多转动的动作，但在研冰时有很多转动的动作，但在研究她在冰面上所走径迹时，就可究她在冰面上所走径迹时，就可把她看做质点。把她看做质点。二、参考系二、参考系 1、运动的相对性：、运动的相对性：描述运动要寻找参考物体描述运动要寻找参考物体 2、参考系（、参考系（reference frame）（1）选择的任意性（一般选择地

13、球和相对于地球）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）静止的物体）（2）对不同参考系，运动可能不同）对不同参考系，运动可能不同注意：比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义。诗境诗境中的相对运动中的相对运动体体会会思考：思考：我们曾说过运动是绝对的，现在又我们曾说过运动是绝对的，现在又说运动是相对的，矛盾么？说运动是相对的，矛盾么？文字描述方便吗？能精确吗？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？有没有简便又准确的方法？若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？某平面（操场）上呢？如 何

14、 确 定 物 体 的 位 置寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）经度与纬度（大地坐标系）如何在地面定物体位置？全球定位系统（全球定位系统（Global Position System.GPS）是美国从本世纪）是美国从本世纪70年代开始研年代开始研制，历时制，历时20年，耗资年，耗资200亿美元，于亿美元，于1994年全年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益

15、等显以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。生活中的物理生活中的物理生活中的物理生活中的物理GPS：全球定位系统：全球定位系统(授时与测距导航系统授时与测距导航系统-全球定位系统全球定位系统 naviga

16、tion system timing and rangingglobal positioning system)全球定位系统是美国从全球定位系统是美国从2020世纪世纪7070年代开始研制，年代开始研制，历时历时2020年，耗资年，耗资200200亿美元，于亿美元，于19941994年全面建年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。在美国在美国,GPS,GPS全球卫星定位技术与全球卫星定位技术与“阿波罗阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为飞船登月、航天飞机升空，同列为

17、2020世纪世纪“三三大航天工程大航天工程”。生活中的物理生活中的物理 GPS：全球定位系统：全球定位系统(授时与测距导航系统授时与测距导航系统-全球定位系统全球定位系统 navigation system timing and rangingglobal positioning system)GPS GPS系统包括三大部分：系统包括三大部分：（1 1）GPSGPS卫星（空间部分）卫星（空间部分）（2 2）地面支撑系统（地面监控部分）地面支撑系统（地面监控部分）（3 3）GPSGPS接收机（用户部分）接收机（用户部分）定定位位仪仪中中所所示示位位置置学点学点1质点质点（1）何为）何为质点质点？

18、用来代替物体的用来代替物体的有质量的点有质量的点，叫做，叫做质点，它是一种质点，它是一种理想化的模型理想化的模型。物体的大小、形状对所研究问题的影响可物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点。如：地球很以忽略不计时，可视物体为质点。如：地球很大，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成大，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当作质点看待。次要因素，我们完全可以把地球当作质点看待。当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了。研究火车从北京到上海的运动时可以质点了。研究火车从北京到上海的运动时可以把火车视为

19、质点，但研究火车过桥的时间时就把火车视为质点，但研究火车过桥的时间时就不能把火车看成质点了。不能把火车看成质点了。（2）将物体看成质点的条件将物体看成质点的条件学点学点1质点质点 实际存在的物体都有一定的形状和大小，实际存在的物体都有一定的形状和大小，有质量而无大小的点是不存在的，那么定义有质量而无大小的点是不存在的，那么定义和研究质点的意义何在？和研究质点的意义何在？质点是一个理想化的物理模型，尽管不质点是一个理想化的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它

20、突出了事物的主要特征，抓住了主抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化。问题得到了简化。（3）质点的物理意义质点的物理意义【例例1】以下几种关于质点的说法中，你以下几种关于质点的说法中，你认为正确的是认为正确的是()A.只有体积很小或质量很小的物体只有体积很小或质量很小的物体才可以看做质点才可以看做质点B.只要物体运动得不是很快，物体只要物体运动得不是很快，物体就可以看做质点就可以看做质点C.质点是一种特殊的实际物体质点是一种特殊的实际物体D.物体的大小和形状在所研究的问物体的大小和形状在所研究的问题中起的

21、作用很小，可以忽略题中起的作用很小，可以忽略不计时，我们不计时，我们就可以把物体看做质点就可以把物体看做质点D【解析解析】一个物体能否看做质点，要具体情况一个物体能否看做质点，要具体情况具体分析，不是小物体就可以看做质点，关键具体分析，不是小物体就可以看做质点，关键要看物体的大小、形状在所研究的问题中可不要看物体的大小、形状在所研究的问题中可不可以忽略不计，体积很小或质量很小的物体不可以忽略不计，体积很小或质量很小的物体不一定能看做质点。另外，能否看做质点，与物一定能看做质点。另外，能否看做质点，与物体的运动快慢无关，质点是一抽象的物理模型，体的运动快慢无关，质点是一抽象的物理模型，并不是实际

22、物体。并不是实际物体。【点评点评】物体能否看做质点，要看物体的物体能否看做质点，要看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可以忽形状和大小对研究问题的影响是否可以忽略。这是问题的关键，也是本学案的一个略。这是问题的关键，也是本学案的一个难点和重点。难点和重点。1下面是关于质点的一些说法，其中正确下面是关于质点的一些说法，其中正确的有（的有（）A.研究和观察日食时，可以把太阳看成研究和观察日食时，可以把太阳看成质点质点B.研究地球的公转时，可以把地球看成研究地球的公转时，可以把地球看成质点质点C.研究地球的自转时，可以把地球看成研究地球的自转时，可以把地球看成质点质点D.原子核很小，可以把它看成质

23、点原子核很小，可以把它看成质点 B物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性。一个物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性。一个物体是否运动，怎样运动，决定于它相对所选的参考系的位置物体是否运动，怎样运动，决定于它相对所选的参考系的位置是否变化、怎样变化。同一物体，选取不同的参考系，其运动是否变化、怎样变化。同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同，如：路边的树木，若以地面为参考系是静止的，情况可能不同，如：路边的树木，若以地面为参考系是静止的，若以行驶的汽车为参考系，树木是运动的，这就是我们坐在车若以行驶的汽车为参考系，树木是运动的，这就是我们坐在车里前进时感到树木往后倒

24、退的原因。里前进时感到树木往后倒退的原因。“坐地日行八万里坐地日行八万里”是以是以地心为参考系，因为人随地球自转，而地球周长约八万里。地心为参考系，因为人随地球自转，而地球周长约八万里。参考系的选择是任意的，但应以观测方便和使运动的描述参考系的选择是任意的，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面为参尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系考系。学点学点2参考系参考系（）参考系（）参考系：描述物体运动时，另外选来描述物体运动时，另外选来作为标准的物体作为标准的物体，称为参考系。，称为参考系。（）对参考系的理解（）对参考系的理解象征着和平、

25、友谊、希望的第象征着和平、友谊、希望的第29届奥林匹克圣火在希腊点燃，罗雪娟届奥林匹克圣火在希腊点燃，罗雪娟成为我国第一个火炬接力手。某记者拍下固定在地面的旗帜和旗杆下成为我国第一个火炬接力手。某记者拍下固定在地面的旗帜和旗杆下甲、乙两火炬手手中火炬的火焰的照片，如图所示，下列说法中正确甲、乙两火炬手手中火炬的火焰的照片，如图所示，下列说法中正确的是（的是（）A.甲火炬手可能运动，乙火炬手可能静止甲火炬手可能运动，乙火炬手可能静止B.甲火炬手可能静止，乙火炬手一定向左运动甲火炬手可能静止，乙火炬手一定向左运动C.甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运

26、动D.甲火炬手可能向右运动或向左缓慢运动，乙火炬手一定向左运动甲火炬手可能向右运动或向左缓慢运动，乙火炬手一定向左运动【例例2】“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。”这两句诗描述这两句诗描述的的 运动的参考系分别是运动的参考系分别是()A.竹排，流水竹排，流水 B.流水，青山流水，青山 C.青山，河岸青山，河岸 D.河岸，竹排河岸，竹排【解析解析】竹排在江中顺水而下，这是以河岸或青山为参考竹排在江中顺水而下，这是以河岸或青山为参考系，观察到青山走是以流水或竹排为参考系。系，观察到青山走是以流水或竹排为参考系。BDD 2【例例3】李小华所在学校的校门口是朝南的，他进

27、入校门后李小华所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走一直向前走120 m,再向东走再向东走40 m就到了他所在的教室，请你画出教室的就到了他所在的教室，请你画出教室的位位 置（以校门口为坐标原点）。置（以校门口为坐标原点）。学点学点3坐标系坐标系（1）坐标系：坐标系：为了定量地描述物体的为了定量地描述物体的位置位置及及位置的变化位置的变化，而在参考系上建立坐，而在参考系上建立坐标系。标系。（2）物体沿直线运动，可以以这条直线为物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立一维坐标系。原点、正方向和单位长度，建立一维坐标系。若物体在一个平

28、面上运动，为了描述其位置，要建立二维若物体在一个平面上运动，为了描述其位置，要建立二维坐标系，即平面直角坐标系。坐标系，即平面直角坐标系。【答案答案】建立直角坐标系，建立直角坐标系，x轴正方向表示轴正方向表示东，东，y轴正方向表示北，则教室位置如图所轴正方向表示北，则教室位置如图所示。示。一汽车离开高速公路收费站沿高速公路向正东方一汽车离开高速公路收费站沿高速公路向正东方向前进，第向前进，第 s前进前进 m，第，第 s前进前进 m，以后每秒都前进以后每秒都前进 m,试选择合适的坐标系，试选择合适的坐标系，描述汽车在第描述汽车在第1 s末、第末、第2 s末、第末、第5 s末的位置。末的位置。3【

29、答案答案】如图，以收费站为坐标原点，以正东为正方向，如图，以收费站为坐标原点，以正东为正方向，s s末、末、s s末、末、s s末的位置分别是：末的位置分别是：X X1 1=5 m,X=5 m,X2 2=15=15 m,Xm,X5 5=105 m=105 m。1、坐标系（、坐标系（coordinate system）建）建立的作用立的作用 2、坐标系的构成要素：、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、原点、正方向、标度、物理量、单位物理量、单位三三.参参 考考 系系 从从A到到B位置变化了多少？位置变化了多少？你是如何得到的？你是如何得到的？说一说说一说 典型例题典型例题 1 1、在下列物体的

30、运动中，可视作质点的物体有、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ()()A.A.从北京开往广州的一列火车从北京开往广州的一列火车 B.B.研究转动的汽车轮胎研究转动的汽车轮胎 C.C.研究绕地球运动时的航天飞机研究绕地球运动时的航天飞机 D.D.表演精彩芭蕾舞演员表演精彩芭蕾舞演员 E.E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中 F.F.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子 G.G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间计算子弹从枪口到靶心的飞行时间 H.H.测量子弹船过一张薄纸的时间。测量子弹船过一张薄纸的时间。2 2、描

31、述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确地是（说法中正确地是（）（A A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面）早晨太阳从东方升起，参考系是地面（B B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳（C C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系（D D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同 ABD 3、一根长0.8米的一杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点A向下滑动，取杆的下端O为坐标原点，取向下为正方向，图中A、B两点的坐标各是多少？环从A到B的过程中，位置变化了多少？课堂总结课堂总结：请同学们自我总请同学们自我总结：结：