1、質點、參考系和坐標系 時間和位移【學習目標】1、理解并掌握質點、參考系、時間和位移等基本概念2、清楚相似物理量之間的區別與聯系【要點梳理】要點一、質點要點詮釋：1 .提出問題嫦娥一號”衛星為立方體，兩側太陽能電池帆板最大跨度達18.1m,重2350 kg,近觀相當龐大， 但相對蒼茫宇宙空間又是如此渺小， 出現在指揮熒光屏上也僅是一個光點， 科學工作者在研究其運行位置、飛行速度和軌道等問題時，有沒有必要考慮其大小和形狀?（沒有必要）實際研究中會采取一種怎樣的科學模型呢?（質點）2 .質點定義：用來代替物體的有質量的點.物體看成質點的條件：物體的大小、形狀對所研究問題的影響可以忽略不計時， 可視物

2、體為質點如：地球很大，但地球繞太陽公轉時，地球的大小就變成次要因素，我們完全可以把地球當作質點看待當然， 在研究地球自轉時， 就不能把地球看成質點了研究火車從北京到上海的運動時可以把火車視為質點，但研究火車過橋的時間時就不能把火車看成質點了當研究的問題不明確時， 可遵循分析問題的習慣： 一般來說當物體上各個點的運動情況都相同時，可用物體上 個點的運動代替整個物體的運動， 研究其運動性質時， 可將它視為質點； 做轉動的物體，當研究其細微特征時不能將其視為質點；但是當物體有轉動，且因轉動而引起的差異對研究問題的影響忽略時，物體也可視為質點此外物體的大小不是判斷物體能否作為質點的依據質點是一個理想模

3、型，要區別于幾何學中的點.3 .質點的物理意義實際存在的物體都有一定的形狀和大小， 有質量而無大小的點是不存在的， 那么定義和研究質點的意義何在?質點是一個理想的物理模型，盡管不是實際存在的物體，但它是實際物體的一種近似，是為了研究問題的方便而進行的科學抽象， 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，使所研究的復雜問題得到了簡化在物理學的研究中， “理想模型 ”的建立，具有十分重要的意義引入 “理想模型 ”，可以使問題的處理大為簡化而又不會發生大的偏差， 在現實世界中， 有許多實際的事物與這種 “理想模型 ”十分接近，在一定條件下，作為一種近似，可以把實際事物當作 “理想

4、模型 ”來處理，即可以將研究 “理想模型 ”的結果直接地應用于實際事物 例如： 在研究地球繞太陽公轉的運動時，由于地球的直徑（約1.3 x 14km）比地球和太陽之間的距離（約1.5 xf0m）小得多，地球上各點相對于太陽的運動可以看做是相同的， 即地球的形狀、 大小可以忽略不計， 在這種情況下，就可以直接把地球當作一個 “質點 ”來處理要點二、參考系要點詮釋：1 .提出問題坐船在河中旅行的人觀看兩岸的風景時，常有 看山恰似走來迎”的感覺，而變換一下目光，又感到 仔細看山山不動”，同是那一座山，為什么有時感覺它是動的而有時卻感覺它是 靜止不動的呢？平常我們認為坐在屋子里的人是不動的，而毛澤東卻

5、有詩日：坐地日行八萬里”，這又是怎么回事呢？其實，要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體來作參考.2 .參考系定義：在描述一個物體的運動時，選來作為標準的另外的某個物體叫參考系.物體的運動都是相對參考系而言的，這是運動的相對性. 一個物體是否運動， 怎樣運動，決定于它相對于所選的參考系的位置是否變化、怎樣變化.同一物體，選取不同的參考 系，其運動情況可能不同，如：路邊的樹木，若以地面為參考系是靜止的，若以行駛的汽車為參考系，樹木是運動的，這就是我們坐在車里前進時感到樹木往后倒退的原因.看山恰似走來迎”是以船為參考系， 仔細看山山不動”是以河岸為參考系. 坐地日行八萬里”是以 地心為參考系

6、，因為人隨地球自轉，而地球周長約八萬里.參考系的選擇是任意的，但應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則.研究地面上物體的運動時，常選地面為參考系.要點三、坐標系要點詮釋：1 .提出問題對于在平面上運動的物體，例如在做花樣滑冰的運動員，要描述他的位置，你認為應該 怎樣做呢？當然是建立平面直角坐標系.2 .坐標系要準確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標系.如果物體沿直線運動，可以以這條直線為 x軸，在直線上規定原點、 正方向和單位長度，就建立了直線坐標系.物體在平面內運動時，可以建立二維平面直角坐標系.空間內物體的運動， 可建立三維的空間直角坐標系.例如：描述高空中飛行的飛機時可建立三維的

7、空間坐標系.如圖所示為三種不同的坐標系，其中：(A)中M點位置坐標為x= 2m； (B)中N點位置坐標為 x= 3m, y=4m； (C)中P點位置坐標為 x= 2m, y=3m, z= 0m.M-11tl_-2 *1 0 I 2 3 4 x/m(A)宜跳坐標系*加y/m(R)平面坐標系(C)空間坐標系要點四、時刻和時間間隔要點詮釋：1 .提出問題生活中經常用到 時間”一詞，如：火車到站時間是12時45分，開出時間是12時50分, 在本站停留時間是 5分鐘，前兩句話中的 時間”與第三句話中的 時間”的含義是否相同，如 何區分？平常所說的 時間”，有時指時刻，有時指時間間隔，如前述三句話中前兩個

8、時間”都是指時刻，第三個 時間”指時間間隔.特別注意：我們在日常生活中所說的時間可能是指時間間隔也可能指時刻.在物理中兩 者物理意義不同，必須嚴格區分，物理學中說的時間指的是時間間隔.2 .時間軸上的表示在時間軸上，時刻表示一個點，時間表示一段線段如圖所示，03表示3s的時間，即前3s； 23表示第3s,是1s的時間.不管是前 3s,還是第3s,都是指時間.“7所對應的 刻度線記為7s末，也為8s初，是時刻.II5 W 內廣前3個：11 i j. -01 2345678 r/s. L;第;第;：ls! !3a!h p i a【注意】ns末、ns初是指時刻，第 ns內是指1s的時間，第ns末與第

9、（n+1）s初指的是 同一時刻.3 .時刻與時間的區別與聯系時刻1時間區 別時刻才H瞬時，對應于物體所處的位置在時間軸上用一個點表示只有先與后、早與遲的區分，沒有長短之分時間指兩時刻之間的間隔，對應于物體的一段路程或位移在時間軸上，用一段線段表示只有長短之分，無先后、遲早的區別聯 系兩個時刻的間隔即為時間，即4t=t2t1時間軸上的兩個點無限靠近時，它們間的時間間隔就會趨近于零，時間間隔就趨近于時刻了時間間隔能夠展示物體運動的一個過程，好比是一段錄像；時刻可以顯示物體運動的一個瞬間，好比是一張照片，即由一個一個連續的照片可以組成錄像，一系列連續時刻的積累便構成時間4 .時間的測量時間的單位有秒

10、、分鐘、小時，符號分別是s、min、h.生活中用各種鐘表來計時，實驗室里和運動場上常用停表來測量時間，若要比較精確地研究物體的運動情況，有時需要測量和記錄很短的時間，學校的實驗室中常用電磁打點計時器或電火花計時器來完成.要點五、路程和位移要點詮釋：1 .提出問題登泰山時從山門處到中天門，可以坐車沿盤山公路上去，也可以通過索道坐纜車上去， 還可以沿山間小路爬上去，三種登山的路徑不同， 游客體會到的登山樂趣也不同，但他們的位置變化卻是相同的，可見物體運動的路徑與其位置變化并不是一回事.2 .路程：質點的實際運動路徑的長度，路程只有大小，其單位就是長度的單位.3 .位移：從初位置到末位置的有向線段.

11、線段的長度表示位移的大小，有向線段的指向 表示位移的方向.4 .位移與路程的區別和聯系位移是描述質點位置變化的物理量，既有大小又有方向，是矢量，是從起點A指向終點B的有向線段，有向線段的長度表示位移的大小， 有向線段的方向表示位移的方向， 位 移通常用字母"x表示，它是一個與路徑無關，僅由初、末位置決定的物理量.路程是質點運動軌跡的長度，它是標量，只有大小，沒有方向.路程的大小與質點的運動路徑有關，但它不能描述質點位置的變化.例如，質點環繞一周又回到出發點時， 它的 路程不為零，但其位置沒有改變，因而其位移為零.由于位移是矢量， 而路程是標量，所以位移不可能和路程相等； 但位移的大小

12、有可能 和路程相等，只有質點做單向直線運動時，位移的大小才等于路程，否則，路程總是大于位移的大小.在任何情況下，路程都不可能小于位移的大小.在規定正方向的情況下，與正方向相同的位移取正值，與正方向相反的位移取負值, 位移的正負不表示大小，僅表示方向，比較兩個位移大小時，只比較兩個位移的絕對值.位移與路程的區別與聯系可列表如下:項目位移路程區 別定義物體空間位直變化的大小和方向物體運動軌跡的長度方向性是矢量,有大小和方向(2)由起始位置到末位置的方向為位移的方向這一矢量線段的長為位移的大小(24)遵循平行四邊形定則(第三章學習)(1)是標量，只有大小，沒有方向(2)物體運動軌跡的長度，即為路程的

13、大小(3)遵從算術法則圖示(曲線 運動)物體由A點到B點有向線段的大小和方向表示 質點的位移&X物體由A點運動到B點，弧AB軌跡的長 度即為質點的路程聯系都是長度單位，國際單位都是米(m)都是描述質點運動的物理量對于單向直線運動來講，位移的大小與路程相等要點六、標量和矢量的區別要點詮釋：1 .標量：只有大小沒有方向的量.如：長度、質量、時間、路程、溫度、能量等運算遵 從算術法則.2 .矢量：有大小也有方向，求和運算遵循平行四邊形定則的量.如：力、速度等.運算 法則和標量不同，我們在以后會學習到.3 .對矢量概念的理解：矢量可用帶箭頭的線段表示，線段的長短表示矢量的大小，箭頭的指向表示矢量的方 同一直線上的矢量，可在數值前加上正、負號表示矢量的方向，正號表示矢量方向與規定正方向相同，負號表示矢量方向與規定正方向相反，加上正、負號后，同一直線上的矢量運算可簡化為代數運算.矢量前的正、負號只表示方向，不表示大小，矢量大小的比較實際上是矢量絕對值的 比較.如前一段時間位移為2m,后一段時間位移為-3m,則后一段時間物體的位移大.要點七、做直線運動的質點在坐標軸上的位置與位移的關系要點詮釋：如果物體做直線運動， 沿這條直線建立坐標軸， 則運動中