1 1质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系雄鹰、小鸟在空中飞翔雄鹰、小鸟在空中飞翔飞机在空中划过飞机在空中划过行星、卫星在宇宙中运行行星、卫星在宇宙中运行汽车在公路飞驰汽车在公路飞驰轮船在海水中搏击海浪轮船在海水中搏击海浪情景导入情景导入坐坐地地日日行行八八万万里里机械运动机械运动(mechanical motion) 物体的空间位置随时间的变化，是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。自然界中最简单、最基本的运动形态。研究怎么样描述物体的运动研究怎么样描述物体的运动物体相对于其他物体的位置变化叫机机械械运运动，简称运动。动，简称运动。 物体和质点物体和质点1 1、神舟七号、神舟七号2 2、地球绕太阳转、地球绕太阳转研究地球公转时，可研究地球公转时，可以忽略地球的大小，以忽略地球的大小，把它视为一个点。把它视为一个点。用荧光屏上的小光用荧光屏上的小光点代替这个点代替这个“庞大庞大”的飞船。的飞船。质点质点(mass point）： 用来代替物体的有质量的点。用来代替物体的有质量的点。什么情况下火车可以视为质点？什么情况下火车可以视为质点？车轮的运动很复杂质点质点 1、质点：用来代替物体的有质量的点叫做质点。 2、质点是一种科学的抽象，是一种理想化的模型。 3、将物体看做质点的条件大体可归为两类： （1）运动物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可将物体作为质点处理。例：在铁路上长距离运行的火车，远航的飞机、轮船、绕太阳运动的地球等。 （2）运动物体上各个点的运动情况完全相同时（这种运动叫平动），可以拿物体上的某一点的运动来代替整个物体的运动，将物体看成是质点。例：沿斜面下滑的木块。质点的选取 1 1地球是一个庞然大物，直径约为地球是一个庞然大物，直径约为12 800km12 800km，与太阳相距与太阳相距1 15Xl05Xl08 8 km km研究地球绕太阳的公研究地球绕太阳的公转时，能不能把它看成质点转时，能不能把它看成质点? ?研究地面上各处季研究地面上各处季节变化时，能不能把它看成质点节变化时，能不能把它看成质点? ?若研究地球绕太阳公转时，由于地球本身若研究地球绕太阳公转时，由于地球本身的大小比地球到太阳的距离小得多，则可的大小比地球到太阳的距离小得多，则可以把地球看作质点；但若研究地面上各处以把地球看作质点；但若研究地面上各处季节变化时，则不能把其看作质点季节变化时，则不能把其看作质点2 2计算从北京开往上海的一列火车的运行时计算从北京开往上海的一列火车的运行时间，能否把火车看成质点？计算火车通过某间，能否把火车看成质点？计算火车通过某一路标的时间，能否把火车看成质点？一路标的时间，能否把火车看成质点？火车的大小比北京到上海的距离小得多，则火车的大小比北京到上海的距离小得多，则可以把火车看成质点；计算火车通过某一路可以把火车看成质点；计算火车通过某一路标的时间，不能把火车看成质点。标的时间，不能把火车看成质点。3 3物理中的物理中的“质点质点”跟几何中的点有什么相跟几何中的点有什么相同和不同之处同和不同之处? ?相同之处为：都是没有形状和大小的点相同之处为：都是没有形状和大小的点不同之处为：质点是实际物体的抽象，它具有不同之处为：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，一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一个相对的概念；几何学中的点没有质而且是一个相对的概念；几何学中的点没有质量，仅表示一个位置，而且应该是量，仅表示一个位置，而且应该是“绝对的小绝对的小”1 1质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型2 2质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法用的一种重要的研究方法 3 3一个物体能否看成质点，取决于它的形状一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关大小无关4 4一个物体能否被看作质点，取决于所研究问一个物体能否被看作质点，取决于所研究问题的性质即使是同个物体，在研究的问题不题的性质即使是同个物体，在研究的问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况可能不可以看作质点可能不可以看作质点. .小结：小结：想一想，做一做想一想，做一做1 1、下列关于质点的说法中，正确的是、下列关于质点的说法中，正确的是（ ）A A、体积很小的物体都可看成质点、体积很小的物体都可看成质点B B、质量很小的物体都可看成质点、质量很小的物体都可看成质点C C、不论物体的质量、尺寸多大，只要、不论物体的质量、尺寸多大，只要物体的大小和物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计。形状对研究的问题的影响可忽略不计。就可以看成质就可以看成质点点D D、只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的、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作质点物体不可看作质点想一想，做一做想一想，做一做2 2、下列情形中的物体可以看作质点的是、下列情形中的物体可以看作质点的是（ ）A A、跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中、跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中B B、一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还、一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上是反面朝上C C、奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中、奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中D D、花样滑冰运动员在比赛中、花样滑冰运动员在比赛中1 1在抗震救灾中，从水平匀速航行的飞在抗震救灾中，从水平匀速航行的飞机上向受灾的地区空投救灾物资在不机上向受灾的地区空投救灾物资在不考虑空气阻力的情况下，飞机上的人以考虑空气阻力的情况下，飞机上的人以飞机作参考系，他看到投下的物体是沿飞机作参考系，他看到投下的物体是沿什么路线下落的什么路线下落的? ?地面上的人以地面作参地面上的人以地面作参考系，观察被投下的物体又是沿着什么考系，观察被投下的物体又是沿着什么路线下落的路线下落的? ?前者为竖直直线，后者为曲线前者为竖直直线，后者为曲线( (抛物线抛物线) )思考：思考：选择不同的参考系来观察同一物体的运动，看到的现象会不一样。1、参考系：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体叫做参考系参考系。2、运动具有相对性：选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，其观察结果会有不同。3、比较两个物体的运动情况，只有选择同一参考系，比较才有意义。4、在没有特别指明参考系时，通常是以地面为参考系。5、描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，但具体选取时应使对物体运动的描述尽量简洁、方便。1、电影闪闪的红星中有两句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。”这其中分别描述了两种运动情景，那么它们分别是以什么为参考系的？2、“月亮在莲花般的云朵里穿行”3、坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？说明理由。4、敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？想一想，做一做河岸、竹排河岸、竹排云朵云朵不矛盾不矛盾人人山（地面）山（地面）参考系不同参考系不同2 2第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员正在第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员正在2 0002 000米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像有一个小东西米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就伸手轻松地把它抓了在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身冷汗来他抓住的不是别的，过来，仔细一看，把他吓出一身冷汗来他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一颗子弹。请根据上述信息讨论回答以是德国飞机射向他的一颗子弹。请根据上述信息讨论回答以下问题，并注意体会参考系的选取与运动的相对性下问题，并注意体会参考系的选取与运动的相对性(1)(1)子弹飞得那么快子弹飞得那么快( (一般为几百米每秒一般为几百米每秒) )，为什么没有把他的，为什么没有把他的手打穿手打穿? ?体会一下，同一物体相对于不同的参考系运动状态相体会一下，同一物体相对于不同的参考系运动状态相同吗同吗? ?(2)(2)受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中进行空中受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中进行空中加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间站实行空中对接实现动的空间站实行空中对接实现“空中加油空中加油”和和“空中对接空中对接”应满足的基本条件是什么应满足的基本条件是什么? ?(1)(1)因同一物体相对于不同的参考系有不同的运动因同一物体相对于不同的参考系有不同的运动状态，相对于发射子弹的枪而言，子弹的初速度状态，相对于发射子弹的枪而言，子弹的初速度虽然为几百米每秒，但相对于其他以不同方向和虽然为几百米每秒，但相对于其他以不同方向和速度运动着的物体，其运动速度就会有明显不同速度运动着的物体，其运动速度就会有明显不同当子弹和飞机的速度大小方向相同，则子弹相当子弹和飞机的速度大小方向相同，则子弹相对于飞机静止，即出现上述情况对于飞机静止，即出现上述情况(2)(2)除了飞行员具有高超的飞行技术外，相对于同除了飞行员具有高超的飞行技术外，相对于同一参考系时两个一参考系时两个“物体物体”的速度要相同，即二者的速度要相同，即二者相对速度为零，处于相对静止状态即可完成相对速度为零，处于相对静止状态即可完成3 319971997年年6 6月月1010日，在我国西昌卫星发射中心用日，在我国西昌卫星发射中心用“长征一号长征一号”运载火箭成功发射的运载火箭成功发射的“风云二号风云二号A”A”气象卫星，是我国研制成功的第一颗静止气象卫气象卫星，是我国研制成功的第一颗静止气象卫星，设计工作历时三年星，设计工作历时三年20002000年年6 6月月2525日，日，“长征长征三号三号”运载火箭又将我国自行研制的第二颗运载火箭又将我国自行研制的第二颗“风风云二号云二号B”B”气象卫星成功发射上天，在太空中顺利气象卫星成功发射上天，在太空中顺利完成与完成与A A星的星的“新老交替新老交替”，最终定点在东经，最终定点在东经105105赤道上空，向地面传回中国及周边地区的高赤道上空，向地面传回中国及周边地区的高质量的气象资料上述材料中的质量的气象资料上述材料中的“静止气象卫星静止气象卫星”最终定点在东经最终定点在东经105105赤道上空，是以谁为参考赤道上空，是以谁为参考系来描述卫星的运动的系来描述卫星的运动的? ?是以地球表面为参考系，且处于相对静止状态是以地球表面为参考系，且处于相对静止状态一名飞行员在执行任务时一名飞行员在执行任务时( (设运动方向水平设运动方向水平向东向东) )，忽然看到身旁有一不明飞行物向后，忽然看到身旁有一不明飞行物向后离他而去，则不明飞行物相对于地面的运离他而去，则不明飞行物相对于地面的运动情况是怎样的动情况是怎样的? ?飞行员在执行任务时看到身旁有一不明飞行物飞行员在执行任务时看到身旁有一不明飞行物离他而去，是以自己作参考系，即以飞行员为离他而去，是以自己作参考系，即以飞行员为标准，它们间的距离在不断增大如果以地面标准，它们间的距离在不断增大如果以地面为参考系，这种情况的出现有以下几种可能性：为参考系，这种情况的出现有以下几种可能性：(1) (1) 不明飞行物静止在空中不动；不明飞行物静止在空中不动；(2) (2) 不明飞不明飞行物向西运动；行物向西运动；(3) (3) 不明飞行物向东运动，但不明飞行物向东运动，但速度小于飞行员的速度。速度小于飞行员的速度。1.为什么要引入坐标系？为什么要引入坐标系？ 2.由数学知识我们知道：由数学知识我们知道：-5比比+3（或（或3）小，那么能不能说）小，那么能不能说-5m的位置比的位置比+3m（或（或3m）的位置离坐标原点近？）的位置离坐标原点近？这里的负号是什么意思呢？这里的负号是什么意思呢？3.你还知道哪些坐标系？你还知道哪些坐标系？坐标系坐标系 一般说来，为了定量地描述物体的位置及一般说来，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标坐标系系。直线坐标系直线坐标系单位长度（标度）单位长度（标度） 原点原点 正方向正方向物理量物理量 单位单位平面直角坐标系（二维坐标系）平面直角坐标系（二维坐标系）y0xx1y1(x1 ,y1)立体坐标系（三维坐标系）立体坐标系（三维坐标系）y0xz坐标系的种类坐标系的种类:x/m0 1 2 3-1一维一维二维（直角坐标系）二维（直角坐标系）x/my/m102-2-1-1-221三维空间空间坐标系(全球卫星定位系（全球卫星定位系（GPS）)（直线坐标系（直线坐标系 直线运动）直线运动）（平面直角坐标系（平面直角坐标系 平面运动）平面运动）（空间直角坐标系（空间直角坐标系 空间运动）空间运动）问题：如图，某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50米，到达B处，在向东走了100米到达C处，最后又向北走了150米，到达D处，则A、B、C、D各点的位置如何表示。ABCD50m100m150m喷水抛物线喷水抛物线平面直角坐标系X1y1y0x车载GPS放大图放大图全球卫星定位系统（GPS） 这 个 GPS定位器此刻位于我国哪个城市的什么部位？从显示屏中，你还能获得哪些信息？ 生活中的物理GPS：全球定位系统 ( 授时与测距导航系统-全球定位系统navigation system timing and rangingglobal positioning system ) 全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，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统。 在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天工程”。生活中的物理GPS：全球定位系统 ( 授时与测距导航系统-全球定位系统navigation system timing and rangingglobal positioning system ) GPS系统包括三大部分： （1）GPS卫星（空间部分） （2）地面支撑系统（地面监控部分） （3）GPS接收机（用户部分）小结小结质点：用来代替物体的有质量的点。参考系： 为了确定物体的位置和描述物体的运动而被选作参考的物体或物体系。坐标系： 为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。练习练习1 1在同一竖直平面上，有甲、乙、丙在同一竖直平面上，有甲、乙、丙三个跳伞运动员，乙与丙以相同速度下降，三个跳伞运动员，乙与丙以相同速度下降，甲在乙和丙的上方甲在乙和丙的上方100m100m处，下降的速度比处，下降的速度比乙快，看到乙在上升的参考乙快，看到乙在上升的参考 （ ）A A地球地球 B B跳伞员甲跳伞员甲 C C跳伞员丙跳伞员丙 D D不可能有不可能有B B2 2在研究下列运动时，能够把物体看作质在研究下列运动时，能够把物体看作质点的是点的是 （ ） A A研究绕地球飞行的航天飞机研究绕地球飞行的航天飞机 B B研究汽车后轮上一点的运动的车轮研究汽车后轮上一点的运动的车轮 C C研究体育课上跳高同学的起跳姿势研究体育课上跳高同学的起跳姿势 D D研究在水平推力作用沿水平面运动地研究在水平推力作用沿水平面运动地木箱木箱ADAD3 3甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看见楼房在下降，乙看见甲、丙都在下降，见楼房在下降，乙看见甲、丙都在下降，丙看见甲、乙都在上升，则甲、乙、丙相丙看见甲、乙都在上升，则甲、乙、丙相对地面的运动情况可能是对地面的运动情况可能是 （ ）A A甲、乙、丙都在上升甲、乙、丙都在上升 B B甲、乙上升，丙下降甲、乙上升，丙下降C C甲、乙上升，丙静止甲、乙上升，丙静止 D D甲、丙上升，乙下降甲、丙上升，乙下降ABC练习练习4A点坐标点坐标XA=-3mX/mO如图所示，汽车沿如图所示，汽车沿X轴做直线运动，从轴做直线运动，从A点运点运动到动到B点，由图判断点，由图判断A点坐标、点坐标、B点坐标和走点坐标和走过的路程。过的路程。1-1234-2-3-4ABB点坐标点坐标XB=2m走过的路程走过的路程B=m探究题探究题5：太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。这些条件是： ( )A.时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大B.时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大C.时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大D.时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大C