3.坐标系:为了定量研究运动,必须在参考系上建立坐标系,这样才能应用数学工具来研究运动。

如果物体沿直线运动,可以在这条直线上规定原点、正方向和单位长度,即以这条直线为坐标轴(x轴)。这样物体的位置就可以用一个坐标值(x)来确定。

如果物体在一个平面内运动,则需要建立平面坐标系。用两个坐标值(x,y)来确定物体的位置。

[范例精析]

例1 在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间(通常只须精确到“分”),能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间(通常精确到“秒”),能不能把火车看成质点?由此你得出什么看法?

解析:前者可以,后者不可以。前者由于火车的大小(长度)带来的确定时间方面的误差比较小,可以忽略不计;而后者却必须考虑火车的长度。由此可见,能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关。

拓展 :当然,以“误差大小”来决定是否能够应用“质点模型”只是一个方面。更多的情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因。例如,在研究地球自转、杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时,就不能把地球、杠杆看成质点。很小的物体也不一定就能看成是质点。例如,在研究原子的结构时,原子尽管很小,也不能看成是质点。

对于常见的物体的复杂运动--既有整体的移动、又有绕物体上某点的转动,比如快速打出去的一个弧圈球,在研究它能否过网时,我们可以暂时不考虑其转动,即先把它当作质点,研究其球心运动轨迹。这种把复杂运动分解成几个简单运动“逐个击破”研究的方法是很有效的。

例2敦煌曲子词中有一首:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”.请用物理学知识解释“山走来”和“山不动,是船行”。你由此又得到什么看法?

解析:作者得出“山走来”是以自己(即船)作为参考系;得出“山不动,是船行”则是以大地为参考系。

可见参考系不同,对于物体运动的结论是不同的。

拓展:其实,对于不同的参考系,非但得出某物体是运动还是静止的结论可能会不同,其他一些结论(例如运动的方向、速度有多大、是直线运动还是曲线运动等)也会不同。前者见例3,后者见教科书P12。

例3 A、B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶,若以地球为参考系,A速度为6m/s,B速度为10m/s。⑴若以A为参考系,B的速度多大?方向如何?⑵若以B为参考系, A的速度多大?方向如何?⑶以A或B为参考系,地面的运动情况如何?

解析:⑴B的速度大小为4m/s(=10m/s - 4m/s),方向向东。

 ⑵A的速度大小也为4m/s(=10m/s - 4m/s),方向向西。(也可以说成A的速度为-4m/s,方向向西。)

⑶以A为参考系,地面的运动速度向西,大小6m/s;以B为参考系,地面的运动速度也是向西,大小10m/s。

拓展:我们看到,参考系选择不同,结论也不同,为了避免每次都要说明参考系,一般约定,研究地面上物体的运动,如果不指明参考系,就默认地面为参考系。

*在例3中,我们已经不加推导的利用了不同参考系的“速度变换关系式”,它很“直观”,但以后我们会知道,在高速运动时(速度接近光速),它不成立。

[能力训练]

 0  375082  375090  375096  375100  375106  375108  375112  375118  375120  375126  375132  375136  375138  375142  375148  375150  375156  375160  375162  375166  375168  375172  375174  375176  375177  375178  375180  375181  375182  375184  375186  375190  375192  375196  375198  375202  375208  375210  375216  375220  375222  375226  375232  375238  375240  375246  375250  375252  375258  375262  375268  375276  447090 

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