1.1 质点 参考系和坐标系 学案

［要点导学］

　　本章章首语中有一句最核心的话："物体的空间位置随时间的变化......称为机械运动"，即"机械运动"（以后往往简称为运动）的定义。"质点"，就是其中"物体"的一种最简单模型；而"参考系、坐标系"是确定位置及其变化的工具。

　　１．质点：在某些情况下，在研究物体的运动时，不考虑其形状和大小，把物体看成是一个具有质量的点，这样的物体模型称为"质点"。

　　需要注意的是，⑴ "质点"是一种为了研究方便而引入的"理想模型"，是一种最简单的模型（以后还会遇到刚体模型、弹性体模型、理想流体模型、理想气体模型等等）。⑵ 既然是模型，就不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。因此，要通过教材、例题及习题，知道什么情况下可以用质点模型，要逐渐积累知识，而不必一开始就去死记硬背。

　　２．参考系：为了研究物体的运动，被选作为对照（参考）的其他物体称为"参考系"。（以前的中学物理教科书上称为"参照物"，也很直观易懂。）

　　研究物体运动时需要参考系的意义在于，⑴ 有了参考系，才能确定物体的位置；⑵选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动。试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰的位置和向什么方向运动。⑶ 参考系选得不同，则对同一个物体的运动作出的结论也不同（见课本和后面例题）。

　　通常在研究地面上物体的运动时，如果不声明参考系，则默认以地面为参考系。

　　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）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）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的误差大小有关。

拓展 ：当然，以"误差大小"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