《质点参考系坐标系》学案及习题

一、质点(mass point) 1.定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点。 2. 实际物体可简化为质点的条件: (1)物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计。 (2)物体上各点的运动情况都是相同的,所以研究它上面某一点的运动规律就可以代表整个物体的运动情况了,这时物体也可以当做质点处理。 例:1.分析下列运动时,研究对象能当做质点的是:() A.飞行在空中的足球 B. 做花样游泳的运动员 C.从斜面上滑下的木块 D.乒乓球运动员发出的弧旋球 E.裁判眼中体操运动员 F.火车从上海开往北京,在计算其运行的时间时 G.火车通过某一路标,计算所用的时间时H.大海中航行的船要研究其螺旋桨的工作时。 2.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.不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时,就可以看成质点 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作质点 3.在以下的哪些情况中可将物体看成质点() A. 研究某学生骑车回校的速度 B. 对这位学生骑车姿势进行生理学分析 C. 研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹 D. 研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面 4.在以下的哪些情况中可将物体看成质点在处理() A.研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时,此杆可作为质点来处理 B.在大海中航行的船要确定它在大海中的位置,可以把它当做质点来处理 C.研究杂技演员在走钢丝的表演时,杂技演员可以当作质点来处理 D.研究地球绕太阳公转时,地球可以当作质点来处理。 说明:质点是一种科学抽象,是一个理想的模型,它具有只占有位置不占有空间和具有物体全部质量这两个基本属性,不同于只表示空间位置的几何中的点。 质点的物理意义:质点是一个理想的物理模型,尽管不是实际存在的物体,但它是实际物体的一种近似反映,是为了研究问题的方便而进行的科学抽象,突出了事物的主要特征,抓住了主要因素,忽略了次要因素,使所研究的复杂问题得到简化,这是一种重要的科学研究方法。 实际物体是否能视为质点的条件: 1.物体的大小和形状对研究的问题可以忽略不计。 2.做平动的物体,由于物体上各点的运动情况相同,可以用来代替整个运动。 3.物体虽然有转动,但是因转动而引起的物体各部分的运动差异对研究的问题不起主要作用。例:1.北京奥运会上,下列几种奥运比赛可以视为质点的是() 在跳水比赛中研究运动员在空中的优美动作时B.帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时 C.乒乓球比赛中研究弧圈球的旋转时 D.铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中飞行的时间时 练习: 1、下列情况中的运动物体,一定不能被看成质点的是() A. 研究绕地球飞行的航天飞机 B. 研究飞行中的直升飞机上的螺旋桨 C. 研究从北京开往上海的一列火车 D. 研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱 2、下列是关于质点的一些说明,其中正确的有() A. 体操运动员在做单臂大回环时,可以视为质点 B. 研究地球的公转时,可以把地球看成质点 C. 研究地球的自转时,可以把地球看成质点 D. 细胞很小,可把它看成质点 3、在研究物体的运动时,下列物体中可以当作质点处理的是 A.为提高乒乓球运动员球技时,研究乒乓球的运动可作为质点来处理 B.在奥运会帆船比赛中,要确定帆船的位置时,可以把它当作质点来处理 C.研究体操运动员的表演时,体操运动员可以当作质点来处理 D.在篮球比赛中,研究篮球进入篮框时,篮球可以当作质点来处理 4、在物理学中,突出问题的主要方面,忽略次要因素,建立理想化的模型,并将其作为研究对象,是常用的一种科学研究方法。以下谁是理想模型? A.质点 B.质子 C.质量 D.自由落体运动 二、参考系 1.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叫做参考系。 2.选取参考系的原则:以观测方便和对运动描述尽可能简单为原则。 3.拓展意义 a.从定义可以看出,运动具有相对性,而且自然界中运动是绝对的,静止是相对的。 b.参考系的选取是任意的,通常选择相对地面静止的物体作为参考系 c.选择时,应以研究问题或观测问题方便,描述问题尽可能简单为原则。 例1.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? 2.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。 3.描述一个物体的运动时,参考系:_________ A.可以任意选取 B.是一定的 4.选择不同的参考系来观察同一个物体的运动时,其结果:_______ A.一定不同 B.可能不同 C.一定相同 由于运动描述的相对性,凡是提到运动,都应该弄清楚它是相对哪个参考系而言的,要比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系,比较才有意义!参考系选择得当就会使问题研究变的简洁、方便!比如,一个星际火箭在刚发射时,主要研究它相对于地面的运动,所以把地球选作参考系,但是,当火箭进入绕太阳运行的轨道时,为了研究的方便,便将太阳选作参考系。为研究物体在地面上的运动,选地球作参考系最方便。再如,初中有这一问题,有一队伍正在匀速前进,通讯员从队尾匀速行至队首,再从队首行至队尾,求时间。这一问题我们选择队伍作参考系就非常方便。因此,选择参考系是研究问题的关键之一。 练习: 1.下列关于运动的描述中,参考系的选择符合描述的是() A.诗句“飞流直下三千尺”,是以“飞流”作为参考系的 B.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以潮水为参考系的 C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,是以万重山作为参考系的 D. 升国旗时,观察国旗冉冉升起,观察者以国旗作为参考系 2.关于参考系,下列说法正确的是() A.参考系必须是静止不动的物体 B.参考系必须是作匀速直线运动的物体 C.参考系必须是固定在地面上的物体 D.研究物体运动时,可以选择不同的参考系。但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言,有时会出现不同的结果。 3.在电视剧《西游记》里,常常有孙悟空“腾云架雾”的镜头。拍摄时通常的做法是:让“孙悟空”站在平台上,做着飞行的动作,在他的背景中展现出蓝田和急速飘动的白云,同时加上烟雾的效果;摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头。放映时,观众就能感觉到“孙悟空”在“腾云架雾”。观众选择的参考系是:() A.孙悟空 B. 平台 C. 飘动的白云 D. 烟雾 4.“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”这句诗表明了() A、坐在地上的人是绝对静止的 B、坐在地面上的人相对地球以外的其它星体是运动的 C、人在地球上的静止是相对的,运动是绝对的 D、以上说法都错误 5.两辆汽车在平直公路上行驶,甲车内的人看见窗外树木向东移动,乙车内的人发现甲车没有运动.如果以大地为参考系.上述事实说明() A、甲车向西运动,乙车不动 B、乙车向西运动,甲车不动 C、甲车向西运动,乙车向东运动 D、甲,乙两车以相同的速度都向西运动 6.下面关于质点的正确说法有() A、研究和观察日食时可把太阳当做质点 B、研究地球的公转时可把地球看做质点 C、研究地球的自转时可把地球看做质点 D、原子核很小,可把原子核看做质点 7.甲、乙、丙三个观察者,同时观察一个物体的运动。甲说:“它在做匀速运动。”乙说:“它是静止的。”丙说:“它在做加速运动。”这三个人的说法() A、在任何情况下都不对 B、三个中总有一人或两人是讲错的 C、如果选择同一参照系,那么三人的说法就都对了 D、如果各自选择自己的参照系,那么三人的说法就都对了 8.甲、乙、丙三人各乘一只热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,丙看到乙匀速下降,甲看到丙匀速上升,那么,甲、乙、丙对地可能是() A、甲、乙匀速下降,且,丙停在空中 B、甲、乙匀速下降,且,丙匀速上升 C、甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降 D、上述结论均不正确 三、坐标系 1.定义:物体做机械运动时,其位置发生了变化,为了定量描述物体的位置及位置的变化,并使描述更方便简洁,需要在参考系内建立坐标系。 2.坐标系的种类 (1)一维坐标系:物体在直线上运动时,只需要建立一维直线坐标系,就能准确表达物体的位置。 (2)二维坐标系:物体在一平面内运动时,需要建立二维的平面直角坐标系。 (3)空间坐标系:描述物体空间的运动。 3.建立坐标系的目的:为了可以定量地描述物体的位置和位置变化。 说明:1.坐标系相对于参考系是静止的; 2. 物体在坐标系中坐标值有正或负,仅表示方向;正号表示与选取的正方向一致,负号表示与规定的方向相反; 3.建立何种坐标系由物体是在直线上、平面内还是在空间中运动。 4. 建立坐标系要“三个确定” (1)确定坐标系的原点; (2)确定合适的坐标系类型; (3)确定合适的标度。 例:1.某人从学校门口A处开始散步,先向南走了50m到达B处,再向东走100m到达C 处,最后又向北走了150m到达B处,则A、B、C、D各点位置如何表示? 2. 一位同学从操场中心A出发,向北走了40 m,到达C点,然后又向东走了30m,到达B 点。用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移(即代表他的位置变化的最后结果的位移)。三个位移的大小各是多少? 3. 如图所示,物体沿边长为x的正方形由A如箭头所示的方向运动到D,则它的位移和路程分别是() A. 0,0 B. x向下,3x向下 C. x向上,3x D. 0,3x 练习:1.某人在t=0时刻在位置A开始向x正方向运动,经3s运动到B位置并立即返回,又经2s回到A位置,再经2s到达C位置。此人在上述各段时间内的路程是多少?整个时间内的路程是多少?