
世界萬物都在運(yùn)動(dòng),古希臘杰出的哲學(xué)家、科學(xué)家,形式邏輯學(xué)的創(chuàng)始人亞里士多德說過:不了解運(yùn)動(dòng),就不了解自然。
那么科學(xué)家怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)呢?
著名德國(guó)物理學(xué)家海森伯曾說過:“為了理解現(xiàn)象,首要條件就是引入適當(dāng)?shù)母拍?。只有借助于正確的概念,我們才能真正知道觀察到了什么。”
今天我們通過引入質(zhì)點(diǎn) 參考系這兩個(gè)重要概念來準(zhǔn)確描述復(fù)雜的大自然的運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)實(shí)中,運(yùn)動(dòng)的情況很多。如滾動(dòng)的足球、雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔。
我們能準(zhǔn)確的描述其上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況嗎?
不能,因?yàn)樾埴椀纳眢w在向前運(yùn)動(dòng),但它的翅膀在向前的同時(shí)也在向上、向下的運(yùn)動(dòng)。足球在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還在滾動(dòng)。
所以要準(zhǔn)確的描述其上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是不容易的,原因是什么呢?
原因就是物體都有一定的大小和形狀,各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般來說并不一樣!
我們可以用一個(gè)點(diǎn)來代替這個(gè)物體。這樣對(duì)這個(gè)物體的描述是不是就變得很簡(jiǎn)單啦!
那么生活中,有沒有把物體看成一個(gè)點(diǎn)來對(duì)其運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行描述的?
像這種可以忽略物體的大小和形狀,而突出“物體具有質(zhì)量”這個(gè)要素,把它簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn),這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。
用來代替 物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。
突出主要因素,忽略次要因素,將實(shí)際問題簡(jiǎn)化為物理模型,是研究物理學(xué)問題的基本思維方法之一,這種思維方法叫理想化方法。 質(zhì)點(diǎn)就是利用這種思維方法建立的一個(gè)理想化物理模型。
①“具有質(zhì)量”和“占有位置” ,但沒有大小、沒有形狀。②質(zhì)點(diǎn)沒有體積,因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的。任何轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在研究其自轉(zhuǎn)時(shí)都不能簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。③質(zhì)點(diǎn)不一定是很小的物體,很大的物體也可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。同一個(gè)物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn),有時(shí)又不能看作質(zhì)點(diǎn),具體問題具體分析。 ④質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象,是對(duì)實(shí)際物體的近似,是一種理想化的物理模型,這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。
例1:研究以下運(yùn)動(dòng)時(shí),物體不可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)的是( )A.自轉(zhuǎn)的地球B.研究體操運(yùn)動(dòng)員在平衡木上的動(dòng)作時(shí)C.直升機(jī)飛行時(shí)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)D.從高處自由下落的石
解析:A、地球在自轉(zhuǎn)的過程中,不能用一個(gè)點(diǎn)代替地球,形狀和大小不能忽略。故A正確。
1、一列火車從北京開到上海,研究火車的運(yùn)行的時(shí)間,( )將火車看成質(zhì)點(diǎn);
2、火車過橋時(shí),計(jì)算火車過橋的時(shí)間,( )將火車看成質(zhì)點(diǎn);
3、教練員針對(duì)訓(xùn)練錄像糾正運(yùn)動(dòng)員的錯(cuò)誤時(shí),( )將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)
4、分析運(yùn)動(dòng)員的助跑速度時(shí),( )將其看成質(zhì)點(diǎn)
5、研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間,( )將地球看成質(zhì)點(diǎn)6、研究地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),( )將地球看成質(zhì)點(diǎn)7、研究在平直公路上飛馳的汽車的速度,( )將汽車看成質(zhì)點(diǎn)8、研究一列火車通過某一路標(biāo)所用的時(shí)間,( )將火車看成質(zhì)點(diǎn);9、正在進(jìn)行花樣溜冰的運(yùn)動(dòng)員,( )將花樣溜冰的運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn);10、研究比賽時(shí)乒乓球的旋轉(zhuǎn) ,( )將乒乓球看成質(zhì)點(diǎn); 11、旋轉(zhuǎn)的電扇的葉片 ,( )將電扇的葉片看成質(zhì)點(diǎn); 12、從北京開往廣州的一列火車 ,( )將火車看成質(zhì)點(diǎn); 13、研究繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)的航天飛機(jī) ,( )將航天飛機(jī) 看成質(zhì)點(diǎn);
質(zhì)點(diǎn)中常常會(huì)遇到的一些問題
1、是不是體積很大的物體不能看作質(zhì)點(diǎn)?2、是不是體積很小的物體就可以看作質(zhì)點(diǎn)?3、是不是轉(zhuǎn)動(dòng)的物體就不可以看作質(zhì)點(diǎn)?4、同一個(gè)物體不管在什么情況下都可以看作質(zhì)點(diǎn)或都不能看做質(zhì)點(diǎn)?
注意:(1)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)與物體的大小無關(guān) (2)對(duì)于同一個(gè)物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn),有時(shí)不能 (3)不能說平動(dòng)的物體一定能看作質(zhì)點(diǎn),而轉(zhuǎn)動(dòng)的物體一定不能看作質(zhì)點(diǎn),關(guān)鍵還是看研究的問題中物體的大小和形狀是否可以忽略不計(jì)或是次要因素
質(zhì)點(diǎn)和幾何中的點(diǎn)是一回事嗎?
相同點(diǎn):都是沒有大小和形狀的。 不同點(diǎn):質(zhì)點(diǎn)是實(shí)際物體的抽象,它具有一定的物理內(nèi)涵,不僅具有物體的全部質(zhì)量,而且是一個(gè)相對(duì)的物理概念。幾何中的點(diǎn)是沒有質(zhì)量,僅表示位置,而且應(yīng)該是絕對(duì)的小。
4、物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件:如果在研究的問題中,物體的形狀、大小及物體上各部分運(yùn)動(dòng)的差異是次要或無關(guān)因素,就可以把物體看做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
1、下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中,正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的模型,實(shí)際并不存在 B.因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)沒有大小,所以與幾何中心的點(diǎn)沒有區(qū)別 C.凡是輕小的物體,都可看作質(zhì)點(diǎn) D.如果物體的形狀和大小在所研究的問題中屬于無關(guān)或次要因素,就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)
2、在研究下述運(yùn)動(dòng)時(shí),能把物體看作質(zhì)點(diǎn)的是( )A.研究地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng) B.研究乒乓球的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)C.研究火車從南京到上海運(yùn)行需要的時(shí)間 D.研究一列火車通過長(zhǎng)江大橋所需的時(shí)間
如何判斷一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的?
要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),首先要選定某個(gè)其他物體做參考,假定這個(gè)“其他物體”不動(dòng),觀察物體相對(duì)于這個(gè)“其他物體”的位置是否隨時(shí)間變化,以及怎樣變化。這種用來做參考的物體稱為參考系(reference frame)。參考系是研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。
我們說下列物體是運(yùn)動(dòng)的,是拿什么作為參考系?
地面、觀眾、路旁的樹……
1. “小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走”分別描述了兩種運(yùn)動(dòng)情景,分別是以什么為參考系?
2. “月亮在蓮花般的云朵里穿行”
3. “坐地日行八萬里,巡天遙看一千河”,我們感覺是靜止不動(dòng)的。這與詩句里的描述是否矛盾?
4. “滿眼風(fēng)波多閃爍,看山恰似走來迎,仔細(xì)看山山不動(dòng),是船行”其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參考系分別是什么?
同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),選擇的參考系不同,觀察的結(jié)果可能不同。要比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況,必須選擇同一參考系,若選擇不同的參考系研究?jī)蓚€(gè)物體的運(yùn)動(dòng),沒有意義。
(1)研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),常選取地面或相對(duì)于地面靜止的物體作為參考系
(2)參考系的選取是任意的,但在實(shí)際問題中,參考系的選取應(yīng)以研究問題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則
1、關(guān)于參考系的選取,下列說法正確的是( )A.參考系必須選取靜止不動(dòng)的物體 B.參考系必須是和地面聯(lián)系在一起的C.在空中運(yùn)動(dòng)的物體不能作為參考系 D.任何物體都可以作為參考系
2、甲、乙、丙三架觀光電梯,甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng);乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng);丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng),由此可判斷這三架電梯相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況可能是( )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
1、機(jī)械運(yùn)動(dòng): 物體相對(duì)于其他物體的位置變化叫機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)。2、 質(zhì)點(diǎn): 用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型(關(guān)鍵是要搞清什么時(shí)候可以看作質(zhì)點(diǎn))。3、參考系: 描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí),用來作參考的(假定為靜止) 另外的物體。
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