内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
生活中随处可见运动的物体,例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰¼¼对于这些运动的物体,我们如何准确地描述它们的运动呢?
物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动。
在物理学中,研究物体做机械运动规律的分支叫作力学。
人们在力学的研究中,不仅认识了物体做机械运动的规律,而且还创立了科学研究的基本方法。
要准确地描述物体的运动,并不是一件容易的事。
物体
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。
描述物体的运动的困难之处
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并不一样。
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。
实例
研究雄鹰是如何飞行的,它的翅膀的运动方式很重要,如果只关注雄鹰从哪里移动到哪里,就不必太在意它的形状。
研究雄鹰从哪里移动到哪里时,把它看成一个点来描述它的运动就容易了。
地球的直径不到地日距离的万分之一,在研究地球公转引起的位置变化问题时,由于地球的大小引起的运动差异很小。
研究地球公转时,可以忽略地球的大小和形状而把它视为点。
一列火车在平直轨道上行驶,它的传动机构及车轮的运动很复杂,但当只关心火车整体的运动情况时,就可以不考虑各部分的运动差异,用一个点的运动代替整列火车的运动。
物体上各点的运动差异虽然不小,但如果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。
质点
在某些情况下,可以忽略物体的大小和形状,把物体简化为一个具有质量的点,这样的点叫作质点。
高中物理课中,主要研究那些能够简化为质点的物体的运动,所以常常不区分“物体”和“质点”两个词。
另一种情况,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。
物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,建立理想化物理模型,并将其作为研究对象,是经常采用的一种科学研究方法。
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。
思考与讨论 运动员踢足球的不同部位,会使球产生不同的运动。足球运动中常说的“香蕉球”是球中空中旋转、整体运动径迹为类似香蕉型弧线的一种运动。在研究如何才能踢出香蕉球时,能把足球看作质点吗?研究什么样的问题可以把足球看作质点?
描述物体的运动,通常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。
例如
我们平常会说房屋、树木是静止的,但是,房屋、树木实际在随着地球一起运动。
行驶的列车中乘务员与旅客彼此看对方是静止的,但列车外的人认为他们随列车一起运动。
参考系
运动的绝对性与运动的相对性
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。
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,这便是运动的相对性。
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。
在描述一个物体的运动时,参考系可以任意选择。
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。
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。