发射的“风云二号A”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.2000年6月25日,“长征三号”运载火箭又将我国自行研制的第二颗“风云二号B”气象卫星成功发射上天,在太空中顺利完成与A星的“新老交替”,最终定点在东经105°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. (1)上述材料中的“静止气象卫星”最终定点在东经105°赤道上空,是以谁为参考系来描述卫星的运动的? 答案:是以地球为参考系,且处于相对静止状态 (2)具有上述特点的卫星称为“同步卫星”.除了“气象卫星”外,“同步卫星”还有什么用途? 答案:通讯卫星.
例3、一跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,则直升机相对于地面的运动情况是怎样的?
答案:跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,是以自己作参考系,即以跳伞运动员为标准,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:(1)直升机静止在空中不动;(2)直升机向上升;(3)直升机下落,但速度比跳 说明: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叫做参考系.如果物体相对于参考系的位置在变化,则表明物体相对于该参考系在运动;如果物体相对于参考系的位置不变,则表明物体相对于该参考系是静止的.同一物体相对于不同的参考系,运动状态可以不同.在运动学中,参考系的选择可以是任意的.研究和描述物体运动,只有在选定参考系后才能进行.如何选择参考系,必须从具体情况来考虑.例如,一个星际火箭在冈0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,为研究方便,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,例如,观察坐在飞机里的乘客,若以飞机为参考系来看,乘客是静止的;若以地面为参考系来看,乘客是在运动.因此,选择参考系是研究问题的关键之一.
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总结:(1)运动和静止都是相对于参考系的. (2)参考系的选取是任意的. (3)选择不同的参考系,观察的结果可能不一样,也可能一样. (4)选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便. (5)比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系才有意义. 三、坐标系
要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系.如果物体在一维空间运动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能准确表达物体的位置;如果物体在二维空间运动,即在同一平面运动,就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置;当物体在三维空间运动时,则需要建立三维直角坐标系来描述. 例1、一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表: (1)请在下面的x轴上标出质点在各时刻的位置.
(2)哪个时刻离坐标原点最远?有多远? 参考答案:
(1)如图1—1—3标注:
(2)在第4s末的位置坐标是一7 m,
说明这一时刻质点离开坐标原点的距离为7m,在x轴的负向上,为最远,而其他几个都不是最远的.
问题:田径场上,描述百米运动员在运动中的位置,需建立什么样的坐标系?描述800米赛跑运动员在运动中的位置需建立什么样的坐标系?足球场上,描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系?要描述足球的位置呢?
参考答案;百米运动员是在一条直线上运动,所以应建立直线坐标系;800米赛跑运动员不是在一条直线上运动,而是在一个平面内运动,所以应建立平面直角坐
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标系;足球运动员也是在球场平面内运动,也要建立平面直角坐标系,而足球的运动可以在草坪上进行,也可以在空中飞行,所以要建立立体空间直角坐标系. 本节学习的参考系和质点的概念是运动学甚至整个力学的最基本、最重要的概念,并且还提供了重要的科学思维方法.了解参考系的概念,对于观察、比较、研究物体的运动有实际的意义.同学们要明白,严格意义上的“有质量的点”实际上是不存在的,是一种理想化模型,是对实际物体的近似,是一种科学抽象.自然界中任何一种事物及其运动变化,都是比较复杂的,研究问题,要暂时撇开起作用很小的因素,抓住主要因素.如果在我们研究的问题中,物体的形状、大小,以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的,就可以把它看成质点. (1)描述直线运动的物体的位置变化,可以建立一维直线坐标系. (2)描述平面上运动的物体的位置变化,可以建立二维平面直角坐标系. (3)描述立体空间内运动的物体的位置变化,可以建立三维立体空间坐标系. 复习总结
一、质点:用来代替物体的有质量的点. (1)质点是一种科学抽象,是一种理想化的模型.
(2)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. (3)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,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关.
二、参考系:任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个选来作标准的参照物称为参考系.
(1)运动和静止都是相对于参考系的.(2)参考系的选取是任意的。 (3)选择不同的参考系,观察的结果可能不一样,也可能一样. (4)选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便. (5)比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系才有意义.
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随堂练习 第一节 质点 参考系和坐标系 1.关于参考系的选择,下列说法错误的是( D ) A.描述一个物体的运动,参考系可以任意选取
B.选择不同的参考系,同一运动,观察的结果可能不同 C.观察或研究物体的运动,必须选定参考系 D.参考系必须选定地面或与地面连在一起的物体
2.关于质点,下列说法中正确的是( BC ) A.只要体积小就可以视为质点B.若物体的大小和形状对于所研究的问题属于无关或次要因素时,可把物体当作质点 C.质点是一个理想化模型,实际上并不存在
D.因为质点没有大小,所以与几何中的点是一样的
3.在有云的夜晚,抬头望月,觉得月亮在云中穿行,这时选取的参考系是( B ) A.月亮 B.云 C.地面 D.星
4. 研究下列情况中的运动物体,哪些可看作质点( CD ) A.研究一列火车通过铁桥所需时间 B.研究汽车车轮的点如何运动时的车轮 C.被扔出去的铅球 D.比较两辆汽车运动的快慢
5.有关参照物的说法中,正确的是( D )
A.运动的物体不能做参照物 B.只有固定在地面上的物体才能做参照物 C.参照物可以不同,但对于同一个物体,运动的描述必须是相同的 D.要研究某一个物体的运动情况,必须先选定参照物
6.下列各对物体中,可以认为保持相对静止的是 ( ABD ) A.在空中加油的加油机和受油机 B.在稻田工作的联合收割机和卡车 C.在平直公路上匀速行驶的各种车辆 D.流水和随水漂流的小船 7.在研究下列哪些问题时,可以把物体看成质点( AC )
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A. 求在平直马路上行驶的自行车的速度
B. 比赛时,运动员分析乒乓球的运动 C.研究地球绕太阳作圆周运动时 D.研究自行车车轮轮缘上某点的运动,把自行车看作质点 8.如图所示,由于风的缘故,河岸上的旗帜向右飘, 在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘,两条船
运动状态是( C ) A.A船肯定是向左运动的 B.A船肯定是静止的 C.B船肯定是向右运动的 D.B船可能是静止的
9. 甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看一高楼在向下运动;乙中乘客看甲在向下运动;丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况可能是 ( CD ) A. 甲向下、乙向下、丙向下 B. 甲向下、乙向下、丙向上 C. 甲向上、乙向上、丙向上 D. 甲向上、乙向上、丙向下
10. 两辆汽车在平直公路上行驶,甲车内一个人看乙车没有动,而乙车内的一个人
看见路旁的树木向西运动,如果以大地为参照物,上述观察说明( D ) A. 甲车不动,乙车向东运动 B. 乙车不动,甲车向东运动 C. 甲车向西,乙车向东运动 D. 甲、乙两车以相同的速度向东运动 11. 桌面离地面的高度是0.9 m,坐标系的原点定在桌面上,向上方向为坐标轴的正方向,有A、B两点离地面的距离分别为1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐标分别是 ( D )A.1 m, 0.5 m B.1.9 m,0.4 m C.1 m,-0.5 m D.0.9 m ,-0.5 m 12.第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000 m高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫,敏捷地把它一把抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹,是因为( B )
A.飞行员的反应快 B.子弹相对于飞行员是静止的
C.子弹已经飞得没有劲了,快要落在地上了 D.飞行员的手有劲
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