1、運動的描述運動的描述江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 高一物理必修高一物理必修11.1 質點、參考系和坐標系質點、參考系和坐標系物體的空間位置隨時間的變化，叫物體的空間位置隨時間的變化，叫機械運動機械運動(mechanical motion)(mechanical motion)，它是自然界最簡單最基本，它是自然界最簡單最基本的運動形式。的運動形式。物理學中，研究物體做機械運動規律的分支物理學中，研究物體做機械運動規律的分支叫叫力學力學(mechanics)江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 問題問題1：自然界的一切物體都在

2、運動，我們如何描述：自然界的一切物體都在運動，我們如何描述 運動？運動？畫家的描述方式：畫家的描述方式：詩人的描述方式：詩人的描述方式： 氣勢磅礴氣勢磅礴 矯健如燕矯健如燕 快步如飛快步如飛 “ 凌云戲月游銀漢，轉瞬翔天過太空。凌云戲月游銀漢，轉瞬翔天過太空。” 如果你是物理學家，你如何描述物體的機械運動呢？如果你是物理學家，你如何描述物體的機械運動呢？江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 不了解運動就不了解自然不了解運動就不了解自然 亞里士多德亞里士多德 物體的空間位置隨時間的變化，叫物體的空間位置隨時間的變化，叫機機械運動械運動，它是自然界最簡單最基本的運動

3、，它是自然界最簡單最基本的運動形式。形式。人類的認知規律運動運動由淺入深由淺入深由表及里由表及里運動的描述一運動的描述一鳥鳥 在飛翔在飛翔 火箭飛向太空火箭飛向太空 烏龜在跑烏龜在跑 地球在轉動地球在轉動任何物體都有一定的任何物體都有一定的大小和形狀大小和形狀，物體各部分的運動情況，物體各部分的運動情況 一般并不一樣，要準確地描述的運動，并不是一件容易的事一般并不一樣，要準確地描述的運動，并不是一件容易的事我們將本著從簡單到復雜的思路來研究和學習，我們將本著從簡單到復雜的思路來研究和學習， 這也是高中物理的一個重要的研究方法這也是高中物理的一個重要的研究方法江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源

4、中心 飛船升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的光點。飛船升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的光點。科學家研究它在空中的位置、離開地面的高度、飛行的科學家研究它在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎速度、運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎?運動的描述一運動的描述一用點來代替物體可以使復雜問題得到簡化用點來代替物體可以使復雜問題得到簡化江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一運動的描述一思考思考2:研究地球繞太陽公轉的規律時能否把地球研究地球繞太陽公轉

5、的規律時能否把地球 看成是一個點在運動嗎看成是一個點在運動嗎?思考思考1：體操運動員在進行體操比賽時能否把運動員：體操運動員在進行體操比賽時能否把運動員 看成是一個點在運動嗎？看成是一個點在運動嗎？研究地面上各處季節變化時，能不能把它成是研究地面上各處季節變化時，能不能把它成是一個點在運動一個點在運動? 江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一運動的描述一思考思考3：什么情況下火車可以看成是一個點在運動？：什么情況下火車可以看成是一個點在運動？1、研究火車從南昌到北京、研究火車從南昌到北京2、研究整體過橋的時間、研究整體過橋的時間3、研究火車的傳動裝置

6、及車輪的運轉情況、研究火車的傳動裝置及車輪的運轉情況江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一：運動的描述一：質點質點一、質點：一、質點：用來代替物體的有質用來代替物體的有質量的物質點量的物質點。1、特點：、特點： A、它沒有大小和形狀。、它沒有大小和形狀。B、它具有物體的全部的質量。、它具有物體的全部的質量。C、它是一種理想化的模型。、它是一種理想化的模型。思考思考4：物理中的：物理中的“質點質點”跟幾何中的點有什么相同跟幾何中的點有什么相同 和不同之處和不同之處? 江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一：運

7、動的描述一：質點質點一、質點：一、質點：用來代替物體的有用來代替物體的有質量的物質點質量的物質點。1、特點：、特點： A、它沒有大小和形狀。、它沒有大小和形狀。B、它具有物體的全部的質量。、它具有物體的全部的質量。C、它是一種理想化的模型。、它是一種理想化的模型。江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 說明：說明： 質點是一種科學抽象，是一種理想化的模型、是對實際物質點是一種科學抽象，是一種理想化的模型、是對實際物體的近似，這也是物理學中常用的一種重要的研究方法。體的近似，這也是物理學中常用的一種重要的研究方法。 一個物體能否看成質點，取決于它的形狀和大小在所研究

8、。一個物體能否看成質點，取決于它的形狀和大小在所研究。 問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質量的問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質量的多少和運動速度的大小無關。多少和運動速度的大小無關。1. 一個物體能否被看作質點一個物體能否被看作質點,取決于所研究問題的性質。即取決于所研究問題的性質。即使是同一個物體，在研究的問題不同時，有的情況下可以使是同一個物體，在研究的問題不同時，有的情況下可以看作質點，而有的情況可能不可以看作質點。看作質點，而有的情況可能不可以看作質點。運動的描述一：運動的描述一：質點質點江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運

9、動的描述一：運動的描述一：質點質點一、質點：一、質點：用來代替物體的有質量的點用來代替物體的有質量的點。1、特點：、特點： A、它沒有大小和形狀。、它沒有大小和形狀。B、它具有物體的全部的質量。、它具有物體的全部的質量。C、它是一種理想化的模型。、它是一種理想化的模型。江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 ( (課堂探究課堂探究) ) 做一做、試一試，書本在下列情景中能做一做、試一試，書本在下列情景中能否被看成質點。否被看成質點。 1.沿一個方向推動桌面上的書本，如果測量書本移沿一個方向推動桌面上的書本，如果測量書本移動的距離，是否可以將書本視為質點，為什么動

10、的距離，是否可以將書本視為質點，為什么? 2.如果測定書本經過桌面上方某一定點所需要的時如果測定書本經過桌面上方某一定點所需要的時間，是否可以將書本視為質點，為什么間，是否可以將書本視為質點，為什么? 3.還有什么情況下書本可以被視為質點還有什么情況下書本可以被視為質點? 什么情況什么情況下書本不能被視為質點下書本不能被視為質點?運動的描述一：運動的描述一：質點質點江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一：運動的描述一：質點質點一、質點：一、質點：用來代替物體的有質量的點用來代替物體的有質量的點。1、特點：、特點： A、它沒有大小和形狀。、它沒有大小和

11、形狀。B、它具有物體的全部的質量。、它具有物體的全部的質量。C、它是一種理想化的模型。、它是一種理想化的模型。2、 物體被看作質點的條件：物體被看作質點的條件：當物體的當物體的大小大小和和形狀形狀對我們對我們 研究問題的研究問題的影響不大影響不大可以忽略可以忽略時，可以把物體看作質點時，可以把物體看作質點 。江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 1 質點（mass point）（2）質點是一個理想化的質點是一個理想化的“物理模型物理模型”物體都可以物體都可以看作質點嗎？看作質點嗎？（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量有質量的點的點

12、 質點質點忽略次要因素：形狀、大小忽略次要因素：形狀、大小等突出主要因素：具有質量等突出主要因素：具有質量（本質屬性（本質屬性) ) 可不可以這樣說：大物體可不可以這樣說：大物體不能當作質點，小物體才能當不能當作質點，小物體才能當作質點？作質點？想一想（3）物體能否看作質點是物體能否看作質點是有條件的有條件的 物體的大小和形狀在研究問題時可物體的大小和形狀在研究問題時可以忽略不計以忽略不計1 質點（質點（mass point）運動的描述一：運動的描述一：質點質點練習練習1.在以下的哪些情況中可將物體看成質點在以下的哪些情況中可將物體看成質點? (1)研究某學生騎車回校的速度。研究某學生騎車回校

13、的速度。 (2)對這位學生騎車姿勢進行生理學分析。對這位學生騎車姿勢進行生理學分析。 (3)研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡。研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡。 (4)研究火星探測器降落火星后如何探測火星的研究火星探測器降落火星后如何探測火星的 表面。表面。答案：答案：(1)(3) 江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述一：運動的描述一：質點質點練習練習2、下列情形中的物體可以看作質點的是（、下列情形中的物體可以看作質點的是（ ） A.跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中 B.一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時是正面朝一枚硬幣用力上

14、拋，猜測它落地時是正面朝 上還是反面朝上上還是反面朝上 C.巴塞羅那奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中巴塞羅那奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中 D.花樣滑冰運動員在比賽中花樣滑冰運動員在比賽中 答案：答案：C江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 問題問題2情景情景1：假設你和一位同伴正坐在火車中去旅行，鐵：假設你和一位同伴正坐在火車中去旅行，鐵路邊的人看到火車中的乘客在飛快地離去，而乘客路邊的人看到火車中的乘客在飛快地離去，而乘客自己卻認為自己是靜止的。自己卻認為自己是靜止的。正方正方：既然火車是運動的，既然火車是運動的， 那么人應該也是運動的那么人應該也是運動的反方反方

15、：人雖然在車上，但卻人雖然在車上，但卻 可以坐著不動，還可以睡可以坐著不動，還可以睡 覺，人是靜止的覺，人是靜止的結論結論：物體的運動具有絕對性和相對性：物體的運動具有絕對性和相對性辯論辯論矛盾？矛盾？江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 問題問題2情景情景2：假設你正坐在一輛停靠在站臺火車上，車假設你正坐在一輛停靠在站臺火車上，車站上還有另外一輛火車和你坐的火車并排停靠站上還有另外一輛火車和你坐的火車并排停靠著，突然你看到那輛火車向后駛去，但你的同著，突然你看到那輛火車向后駛去，但你的同伴又說是你坐的火車正在開動向前駛去。伴又說是你坐的火車正在開動向前駛去。那

16、么那么你能用什么方法確定是哪一輛車在運動？你能用什么方法確定是哪一輛車在運動？需要借助站臺或車站等物體作為參考需要借助站臺或車站等物體作為參考江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的， 這個選來作標準的參照物稱為參考系。這個選來作標準的參照物稱為參考系。 思考思考5：在情景：在情景1中，要確定乘客究竟是靜止還是運動中，要確定乘客究竟是靜止還是運動 應該選擇什么物體作為參考系？應該選擇什么物體作為參考系？根據研究問題的需要根據研究問題

17、的需要若要知道乘客在車上的情況，是坐著的、躺著的還是在走動，若要知道乘客在車上的情況，是坐著的、躺著的還是在走動， 是走動快，還是走動慢就要以是走動快，還是走動慢就要以火車火車作為參考系作為參考系若要知道乘客走到哪里去了，是停在途中還是快要到站了若要知道乘客走到哪里去了，是停在途中還是快要到站了 就要以就要以地面地面作為參考系作為參考系江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，這個選來作標準的參照物稱為參考系。言的，這個選來作標準的參照物

18、稱為參考系。 討論與交流討論與交流 下列描述中隱含的參考系：下列描述中隱含的參考系： 江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系1.電影電影閃閃的紅星閃閃的紅星中有兩句歌詞：中有兩句歌詞：“小小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”這其中分這其中分別描述了兩種運動情景，那么它們分別是以別描述了兩種運動情景，那么它們分別是以什么為參考系的什么為參考系的? 2.“月亮在蓮花般的云朵里穿行。月亮在蓮花般的云朵里穿行。” 江面；小船江面；小船云朵云朵江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 www。jxjyzy。c

19、om運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系3.坐在美麗的校園內學習毛澤東的詩句坐在美麗的校園內學習毛澤東的詩句“坐地日坐地日行八萬里，巡天遙看一千河行八萬里，巡天遙看一千河”時，我們感覺是靜時，我們感覺是靜止不動的。這與詩句里的描述是否矛盾止不動的。這與詩句里的描述是否矛盾?說明理由。說明理由。 4.敦煌曲子詞中有這樣的詩句：敦煌曲子詞中有這樣的詩句：“滿眼風波多閃滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行。行。”其中其中“看山恰似走來迎看山恰似走來迎”和和“是船行是船行”所所選的參考系分別是什么選的參考系分別是什么?前者太陽，后者地球前者

20、太陽，后者地球船；船； 地面或山地面或山江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的， 這個選來作標準的參照物稱為參考系。這個選來作標準的參照物稱為參考系。 下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當?1.2004年，所有的目光都集中在火星。繼美國宇航年，所有的目光都集中在火星。繼美國宇航局的兩臺火星探險漫游者局的兩臺火星探險漫游者“勇氣勇氣”號和號和“機遇機遇”號號之后，歐洲的火星快車飛船已順利地將之后，

21、歐洲的火星快車飛船已順利地將“獵兔獵兔犬犬”2號火星登陸車投放至火星表面。從地球表面號火星登陸車投放至火星表面。從地球表面向火星發射火星探測器的過程中，若要研究向火星發射火星探測器的過程中，若要研究 探測探測器的運動情況，各應選擇什么為參考系器的運動情況，各應選擇什么為參考系?課堂交流課堂交流江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系2.在四川地震救災中，從水平勻速航行的飛機上向在四川地震救災中，從水平勻速航行的飛機上向受災的地區空投救災物資。在不考慮空氣阻力的情受災的地區空投救災物資。在不考慮空氣阻力的情況下，飛機上的人以飛

22、機作參考系，他看到投下的況下，飛機上的人以飛機作參考系，他看到投下的物體是沿什么路線下落的物體是沿什么路線下落的? 地面上的人以地面作參地面上的人以地面作參考系，觀察被投下的物體又是沿著什么路線下落的考系，觀察被投下的物體又是沿著什么路線下落的?課堂交流課堂交流江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系3.第一次世界大戰期間的一次空戰中，一個法國飛行員正第一次世界大戰期間的一次空戰中，一個法國飛行員正在在2 000米高的空中飛行，忽然，他發現臉旁好像有一個米高的空中飛行，忽然，他發現臉旁好像有一個小東西在飛舞，他以為是一只小昆

23、蟲，于是就伸手輕松地小東西在飛舞，他以為是一只小昆蟲，于是就伸手輕松地把它抓了過來，仔細一看，把他嚇出一身冷汗來。他抓住把它抓了過來，仔細一看，把他嚇出一身冷汗來。他抓住的不是別的，是德國飛機射向他的一顆子彈。請根據上述的不是別的，是德國飛機射向他的一顆子彈。請根據上述信息討論回答以下問題，并注意體會參考系的選取與運動信息討論回答以下問題，并注意體會參考系的選取與運動的相對性。的相對性。課堂交流課堂交流江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系(1)子彈飛得那么快子彈飛得那么快(一般為幾百米每秒一般為幾百米每秒)，為什么沒有把

24、他的，為什么沒有把他的手打穿手打穿?體會一下，同一物體相對于不同的參考系運動狀態體會一下，同一物體相對于不同的參考系運動狀態相同嗎相同嗎? (2)受類似現象的啟發，人們實現了飛機在飛行途中進行空受類似現象的啟發，人們實現了飛機在飛行途中進行空加油，在航天飛行中，宇宙飛船發射到太空和正在繞地球運加油，在航天飛行中，宇宙飛船發射到太空和正在繞地球運動的空間站實行空中對接。實現動的空間站實行空中對接。實現“空中加油空中加油”和和“空中對接空中對接”應滿足的基本條件是什么應滿足的基本條件是什么?課堂交流課堂交流江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描

25、述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的， 這個選來作標準的參照物稱為參考系。這個選來作標準的參照物稱為參考系。 下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當?4.1997年年6月月10日，在我國西昌衛星發射中心用日，在我國西昌衛星發射中心用“長征一號長征一號”運載火箭成功發射的運載火箭成功發射的“風云二號風云二號A”氣象衛星，是我國研制成氣象衛星，是我國研制成功的第一顆靜止氣象衛星，設計工作歷時三年。功的第一顆靜止氣象衛星，設計工作歷時三年。2000年年6月月25日，日，“長征三號長征三號”運

26、載火箭又將我國自行研制的第二顆運載火箭又將我國自行研制的第二顆“風云二號風云二號B”氣象衛星成功發射上天，在太空中順利完成與氣象衛星成功發射上天，在太空中順利完成與A星的星的“新老交替新老交替”，最終定點在東經，最終定點在東經105赤道上空，向赤道上空，向地面傳回中國及周邊地區的高質量的氣象資料。地面傳回中國及周邊地區的高質量的氣象資料。課堂交流課堂交流江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 (1)上述材料中的上述材料中的“靜止氣象衛星靜止氣象衛星”最終定點在東經最終定點在東經105赤道上空，是以誰為參考系來描述衛星的赤道上空，是以誰為參考系來描述衛星的運動的運動

27、的?(2)具有上述特點的衛星稱為具有上述特點的衛星稱為“同步衛星同步衛星”。除了。除了“氣象衛星氣象衛星”外，外，“同步衛星同步衛星”還有什么用途還有什么用途?江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的， 這個選來作標準的參照物稱為參考系。這個選來作標準的參照物稱為參考系。 課堂探究課堂探究一跳傘運動員在下落過程中，看到身旁的直升機在向上運動，一跳傘運動員在下落過程中，看到身旁的直升機在向上運動，則直升機相對于地面的運動情況是怎樣的則

28、直升機相對于地面的運動情況是怎樣的?江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 詩境中的相對運動詩境中的相對運動詩境中的相對運動詩境中的相對運動運動的描述二：運動的描述二：參考系參考系二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的， 這個選來作標準的參照物稱為參考系。這個選來作標準的參照物稱為參考系。 1、運動和靜止都是相對于參考系的。、運動和靜止都是相對于參考系的。2、參考系的選取是任意的。、參考系的選取是任意的。3、選擇不同的參考系，觀察的結果可能不一樣，也可能一樣。、選擇不同的參考系，觀察的結果可能不一樣，也可能一

29、樣。4、選擇參考系時，應使物體運動的描述盡可能簡單、方便。、選擇參考系時，應使物體運動的描述盡可能簡單、方便。5、比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義。、比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義。江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述三：運動的描述三：坐標系坐標系在把物體簡化成在把物體簡化成“質點質點”并確定參考系之后，我們就可并確定參考系之后，我們就可較好的分析物體空間位置的變化情況（即運動情況），較好的分析物體空間位置的變化情況（即運動情況），但這種分析還只是但這種分析還只是定性定性的，不能確定物體運動到哪里的，不能確定物體

30、運動到哪里去了，通過了多少路程。去了，通過了多少路程。因此，為了因此，為了定量定量地描述做地描述做直線運動直線運動物體的位置及位物體的位置及位置變化情況，需要在參考系上建立適當的置變化情況，需要在參考系上建立適當的坐標系坐標系。問題：某輛車在高速公路上行駛，怎樣定量（準確）問題：某輛車在高速公路上行駛，怎樣定量（準確） 地描述該車所在的位置地描述該車所在的位置 江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 運動的描述三：運動的描述三：坐標系坐標系需要標明：原點、正方向、標度、單位需要標明：原點、正方向、標度、單位討論討論：如果物體在平面上運動（例如滑冰運動員），我們：如果物體在平面上運動（例如滑冰運動員），我們 應如何建立坐標系？應如何建立坐標系？結論結論：可以建立一個二維直角坐標系，此時可以用（：可以建立一個二維直角坐標系，此時可以用（x，y） 表示物體的位置表示物體的位置 。若要描述飛機在空中的位置變化情況呢？若要描述飛機在空中的位置變化情況呢？三維坐標三維坐標江西基礎教育資源中心江西基礎教育資源中心 3 坐標系坐標系（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，