高一物理

背文列表

  • 1、第一章 运动的描述——1.质点 参考系

  • 2、第一章 运动的描述——2.时间 位移

  • 3、第一章 运动的描述——3.位置变化快慢的描述——速度

  • 4、第一章 运动的描述——4.速度变化快慢的描述——加速度

  • 5、第二章 匀变速直线运动的研究——1.实验:探究小车速度随时间变化的规律

  • 6、第二章 匀变速直线运动的研究——2.匀变速直线运动的速度与时间的关系

  • 7、第二章 匀变速直线运动的研究——3.匀变速直线运动的位移与时间的关系

  • 8、第二章 匀变速直线运动的研究——4.自由落体运动

  • 9、第三章 相互作用——力——1.重力与弹力

  • 10、第三章 相互作用——力——2.摩擦力

  • 11、第三章 相互作用——力——3.牛顿第三定律

  • 12、第三章 相互作用——力——4.力的合成和分解

  • 13、第三章 相互作用——力——5.共点力的平衡

  • 14、第四章 运动和力的关系——1.牛顿第一定律

  • 15、第四章 运动和力的关系——2.实验:探究加速度与力、质量的关系

  • 16、第四章 运动和力的关系——3.牛顿第二定律

  • 17、第四章 运动和力的关系——4.力学单位制

  • 18、第四章 运动和力的关系——5.牛顿运动定律的应用

  • 19、第四章 运动和力的关系——6.超重和失重

第一章 运动的描述——1.质点 参考系

问题:生活中随处可见运动的物体,例如玩耍的孩童、行驶的汽车、朝翔的雄鹰......对于这些运动的物体,我们如何准确地描述它们的运动呢?
一、物体和质点
雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔时,身体在向前运动,但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动;足球在绿茵场上滚动时,它在向前运动的同时还在转动……可见,要准确地描述物体的运动,并不是一件容易的事。
困难和麻烦出在哪里?稍加分析就可以知道,这是因为任何物体都有一定的大小和形状,物体各部分的运动情况一般说来并不一样。不过,我们有时关注物体各部分的运动,有时关注物体整体的运动。所以,如何描述物体的运动要看我们关注的问题是什么。例如,要研究雄鹰是如何飞行的,它的翅膀的运动方式很重要;但是,如果我们只关注雄鹰从哪里移动到了哪里,就不必太在意它的形状,把它看成一个点来描述它的运动就容易了。
*我们生活的客观世界是物质的,物质由分子、原子等组成,我们所看到的物体是物质的聚集状态。机械运动描述的是物体位置随时间变化的规律。
下面我们来分析一些具体的实例,看看什么样的问题可以把物体看成一个点,什么样的问题不能把物体看成一个点。
人类居住的地球在绕太阳公转,同时又在自转。因此,地球各部分离太阳的距离不断变化。但是,如果考虑到地球的直径(约1.3×10000km)还不到地日距离(约1.5×100000000km)的万分之一,在研究地球公转引起的位置变化问题时,由地球的大小引起的运动差异很小,因此,可以忽略地球的大小和形状而把它视为点。
有些物体上各点的运动差异虽然不小,但如果我们不研究各点的运动差异,而只关注物体整体的运动时,同样可以把物体看作一个点。例如,一列火车在平直轨道上行驶,尽管它的传动机构及车轮的运动很复杂,但是,当我们只关心火车整体的运动情况时,就可以不考虑上述各部分的运动差异,而用一个点的运动代替整列火车的运动。
看来,在某些情况下,确实可以忽略物体的大小和形状,把它简化为一个具有质量的点,这样的点叫作质点(mass point)。还有一种情况,虽然不能忽略物体的大小和形状,但是,物体上各点的运动情况完全相同。从描述运动的角度看,物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动,于是,整个物体的运动也可以简化为一个点的运动,把物体的质量赋予这个点,它也就成了一个质点。
*在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,建立理想化的物理模型,并将其作为研究对象,是经常采用的一种科学研究方法。质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用。
从前面的讨论可以看出,一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的。同一个物体,由于所要研究的问题不同,有时可以看成质点,有时不能看成质点。

二、参考系
要描述物体的运动,通常要先判断它是运动的还是静止的;如果物体是运动的,再根据需要来说明它是怎样运动的。我们说房屋、树木是静止的,这大概是不会错的。但是,房屋、树木在随着地球一起运动,这是事实。再比如,行驶的列车中的乘务员与旅客在交流,列车外的人认为他们随列车一起运动,但他们彼此看对方却是静止的。为什么人们的看法会不一样呢?
自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言,我们说运动是绝对的。但是,描述某个物体的位置随时间的变化,却又总是相对于其他物体而言的。这便是运动的相对性。
可见,要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作为参考,观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系( reference frame)。
在描述一个物体的运动时,参考系可以任意选择。但是,选择不同的参考系来观察同一物体的运动,其结果会有所不同。参考系选取得当,会使问题的研究变得简洁方便。当然,凡是提到运动,都应该弄清楚是相对于哪个参考系而言的。通常情况下,在讨论地面上物体的运动时,都以地面为参考系。