运动的描述基本概念透视
一、参考系
定义:为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体,叫做参考系.
说明:① 选择不同的参考系来观察同一个物体的运动,结果往往是不同的,如行驶的汽车,若以路旁的树为参考系,车是运动的;若以车中的人为参考系,则车就是静止的.
② 参考系的选取是任意的,可以取高山、树木为参考系;也可以取运动的车辆为参考系,但在以后研究的问题中,我们通常取相对地面静止的物体为参考系.
③ 选择参考系时,应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则.
例 1 甲、乙、丙三人各乘一个热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看,甲、乙、丙的运动情况可能是( )
A. 甲、乙匀速下降,v甲<v乙,丙停在空中
B. 甲、乙匀速下降,v甲<v乙,丙匀速上升
C. 甲、乙匀速下降,v甲>v乙,丙匀速下降,且v丙>v甲
D.以上说法均不对
解析 甲、乙、丙三人在观察其他物体的运动时,是以自己所乘的热气球为参考系的,应根据参考系的定义来判断甲、乙、丙的运动情况.
楼房和地面连为一体,是同一个参考系,甲看到楼房匀速上升,说明甲相对于地面匀速下降;乙看到甲匀速上升,说明乙也在匀速下降,且乙下降的速度v乙大于甲下降的速度v甲;甲看到丙匀速上升,有三种可能性:(1)丙静止;(2)丙匀速上升;(3)丙匀速下降,但v丙<v甲.答案 AB.
二、 质点
定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点.
看成质点的条件:
① 平动的物体可以视为质点.所谓平动,就是物体上任意两点之间的连线都是平行的,其上任一点的运动与整体的运动有相同的特点,如水平传送带上的物体随传送带一起运动.
② 有转动,但相对平动而言可以把物体视为质点.如汽车在运动时,虽然车轮有转动,但我们关心的是车辆整体运动的快慢,故汽车可以看成质点.
③ 物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时,可视此物体为质点.如地球够大的了,但地球绕太阳公转时,地球的大小就变成次要因素,我们完全可以把地球当作质点看待.当然,在研究地球自转时,就不能把地球看成质点了,又如看一个同学的跑动速度时,可以把人看成质点,但观察他做广播操时,就不能看成质点了.
质点的物理意义:不仅在物体形状、大小不起主要作用时,可把物体抽象为一个质点,以便简化问题;即使在物体性质、大小起主要作用时,也可根据质点的意义,把物体看成由无数多个质点组成的系统,所以,研究质点的运动,是研究实际物体运动的近似和基础.
例 2 下列关于质点的判断,正确的是( )
A. 质点是指很小的物体
B. 在平直的高速公路上行驶的汽车,可视为质点
C. 巨轮停在海面上某一位置时,可视为质点
D. 杂技演员做空翻动作时,可视为质点
解析 质点是一种理想化模型,一个物体能否看做质点,不是由物体自身的大小决定的,而是一个相对的概念,即物体自身的形状和大小与研究的问题范围相比较,可以忽略时,抓主要因素,忽略次要因素,这是一种科学抽象方法,因此要具体问题具体分析.答案 BC.
三、 位移、路程与位置
位置:位置就是质点在某时刻所在的空间的一点,其位置可由坐标确定,如图1所示为质点在不同时刻的位置A、B.
路程:质点位置发生变化时的轨迹长度叫路程,其单位通常用米(m),另外还有千米(km),厘米(cm)等,路程是标量,常用S或L表示.
位移:位移是表示质点位置变化的物理量,用从初位置指向末位置的一根有向线段表示;位移的大小等于初、末位置间的直线距离,位移的方向由初位置指向末位置,所以,位移是矢量,称为位移矢量,它与物体运动的具体路径无关,其大小常用S表示,单位是米(m),有时也用千米(km)或厘米(cm),求位移时必须回答方向.
如图2所示,运动员沿半径为50m的圆跑步,运动半圈的位移大小为100m,方向是初位置指向圆心,而此时间内路程为157m,若跑一圈,位移为零,路程为314m.
例 3 关于位移和路程,下列说法中正确的是( )
A. 在某一段时间内物体运动的位移为零,则该物体不一定是静止的
B. 在某一段时间内物体运动的路程为零,则该物体一定是静止的
C. 在直线运动中,物体的位移等于路程
D. 在曲线运动中,物体的位移大小小于路程
解析 路程是标量,它是物体运动轨迹的长度,路程为零,意味着物体没运动,选项B正确,位移是矢量,它是由初位置指向末位置的有向线段,大小等于初位置和末位置间的直线距离,与物体的运动轨迹无关,仅由初位置和末位置决定,物体可以在一段时间内运动,最终回到出发点,位移的大小为零,而路程不为零;在曲线运动中,位移的大小总小于路程的大小,所以选项A、D正确,位移是矢量,路程是标量,位移不可能等于路程,但位移的大小可能等于路程(在朝着一个方向的直线运动中),所以选项C错误.答案:ABD. |