运动的描述
第一章
急驰的流星划过夜空，展翅的雄鹰空中翱翔，“和谐号”动车在铁路上飞驰，迅猛的猎豹在林中奔跑……运动是宇宙中的普遍现象。大到星系、星系团，小到微观世界的分子、原子，运动无处不在。
在这一章里，我们将初步学习、研究如何描述物体的运动。
本章主要从四个角度介绍了描述机械运动的相关基本概念：一是从运动的研究方法，介绍了质点、参考系和坐标系；二是从运动的空间延伸，介绍了位移和路程；三是从运动的过程持续，介绍了时间和时间间隔；四是从运动的状态及变化，介绍了速度和加速度。
本章的重点是对质点的概念及位移、速度、加速度的物理含义的理解。
难点是对加速度的理解、应用及加速度与速度的区别与联系。
学习本章要抓住两个关键，一个是从物理学的角度明确相关概念引入的必要性，二是从数学的角度理解对运动属性的描述方法。在学习的过程中，一定要注意联系实际，采用一些直观、形象的方法来加深对知识点的理解，从而把难度降到最低限度。
另外，一定要领会物理学的科学思维方法，如质点模型的建立(理想化模型)、瞬时速度的概念(极限法)、加速度的定义(比值定义法)等，并将学到的科学思维方法应用到今后解决问题的过程中，做到举一反三、触类旁通。
1　质点　参考系和坐标系
第一章
下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴却是斜向后方的(如图所示)。
你观察过这种现象吗？是否思考过其中的原因？
1．定义：物体相对于其他物体的________变化，叫做机械运动，简称运动。
2．运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中没有不动的物体，一切物体都在不停地运动，运动是________的，静止是________的。
机械运动
位置
绝对
相对
1．实际物体：有一定的________和________，并且运动过程中物体上各部分的运动情况一般________。
2．质点
(1)定义：研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体的________和________，把它简化为一个有________的物质点，这样的点称为质点。
(2)把物体看成质点的条件：物体的________和________等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点。
物体和质点
大小
形状
不同
大小
形状
质量
大小
形状
1．定义：要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作________，这个用来作______________就叫做参考系。
2．选取原则：(1)研究物体的运动时，参考系的选取是________，一般根据研究问题的方便来选取。
(2)在研究地面上物体的运动时，通常把________或者____________________的其他物体作为参考系。
参考系
参考
参考的物体
任意的
地面
相对于地面静止不动
1．建立坐标系的目的：定量地描述物体的________及位置的________。
2．建立坐标系的方法
(1)建立何种坐标系要针对物体是在________、平面内，还是空间中运动而定。
(2)建立坐标系时应明确坐标原点、________及单位长度，标明坐标单位。
坐标系
位置
变化
直线上
正方向
一、理想化模型与质点
1．理想化模型
(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。
(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。
(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。
2．对质点的理解
(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别。
(2)质点是一种“理想化模型” 。
(3)可将物体看成质点的几种情况：
特别提醒：
物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对研究问题的结果的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情景中有的可视为质点，有的则不能视为质点。
在研究火车的各种运动情况时(如图)，哪些情况可以将火车视为一个质点？
答案：①③不可以看做质点，②可以看做质点。
解析：①火车进站时，火车的长度与站台相比不能被忽略，所以在研究火车进站的时间时，不能将火车看做质点。
②火车的长度与从北京到重庆的距离相比，可以忽略不计，所以在研究火车从北京到重庆的时间时，可以将火车看做质点。
③研究火车车轮上某点的运动与车轮的大小和形状有关，这种情况下不能将火车看做一个质点。
二、对参考系的进一步理解
1．选择参考系的意义：要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系，对于同一个运动，如果选不同的物体作参考系，观察到的运动情况可能不相同。
2．选择参考系的原则：(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。
(2)参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。
特别提醒：
(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言。
(2)在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，必须选取同一个参考系。
(3)无论物体原来运动情况如何，一旦把它选为参考系，就认为它是静止的。
刻舟求剑是我们非常熟悉的一个成语，刻舟之人的荒唐之处在于错选了参考系，你同意这种说法么？
答案：同意
解析：应该以河边的小树、建筑物等为参考系，不应该以船为参考系。
三、坐标系
1．建立坐标系的物理意义：借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化。
2．三种坐标系的比较
特别提醒：
(1)建立何种坐标系，由物体的运动特点确定。建立坐标系的原则是能够方便、准确地描述物体的位置及位置变化。
(2)物体在坐标系中的坐标值是正值还是负值，与正方向的规定和原点的位置有关。
如图所示为正在踢球的运动员和在空中飞行的飞机，如果要描述踢球的运动员的位置，你认为应该怎样建立坐标系？如果要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系？
答案：平面坐标系　空间坐标系
解析：可以以足球场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立水平面内的平面坐标系，来准确地描述足球运动员的位置；如果要确定飞机的位置，则需要确定一点为坐标原点，建立空间坐标系来描述。
关于下列情况中的物体可否看作质点，判断正确的是(　　)
A．研究一列火车通过南京长江大桥的时间，火车可视为质点
B．分析高射炮弹的轨迹长度，炮弹可视为质点
C．研究地球的自转，地球可视为质点
D．分析跳高运动员的过杆技术，运动员可视为质点
对质点概念的理解
解析：研究一列火车通过南京长江大桥的时间时，火车长度相对于大桥长度不能忽略，不能看成质点，A错误，研究地球的自转时，地球各部分的运动情况不一样，所以不能看成质点，C错误；分析跳高运动员的过杆技术时，不能忽略运动员的动作，D错误，分析高射炮弹的轨迹长度时，炮弹大小可以忽略，B正确。
答案：B
点评：物体能否被看成质点，关键要看所研究的问题。当物体的大小和形状对所研究的问题无影响或者影响可以忽略时，此时物体可以看成质点。
(宁夏大学附中2014～2015学年高一上学期期中)下面关于质点的说法正确的是(　　)
A．原子核很小，所以可以当作质点
B．太阳很大，所以不可以当作质点
C．研究火星的自转时，可把火星当作质点
D．研究地球的公转时，可把地球当作质点
答案：D
解析：物体能否看做质点，不在于它本身的大小，而是由所研究的问题性质决定的，本题只有D选项正确。
甲、乙、丙三人各乘一个热气球(如下图所示)，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(　　)
参考系与相对运动
A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中
B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升
C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲
D．以上说法均不正确
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。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，说明乙相对于地面也在匀速下降，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，则丙的运动有三种可能情况：(1)丙静止(2)丙匀速上升(3)丙匀速下降，但v丙答案：AB
(江阴市五校2013～2014学年高一上学期期中)观察下面的漫画，图中司机说乘车人“你没动”，而路上的小女孩说他运动得“真快”。关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述所选取的参考系分别为(　　)
A．地面、地面
B．地面、汽车
C．汽车、地面
D．汽车、汽车
答案：C
解析：乘车人和车具有相同的速度，保持相对静止，而相对地面来说，车在运动。故选项C正确。
如图所示，某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50m到达B处，再向东走了100m到达C处，最后又向北走了150m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？
坐标系的应用
解析：可以以A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向建立平面直角坐标系，如图所示。则各点坐标为A(0,0)，B(0，－50m)，C(100m，－50m)，D(100m,100m)。

答案：A(0,0)，B(0，－50m)，C(100m，－50m)，D(100m，100m)
点评：本题答案不唯一。画坐标系时，必须标上原点，正方向和单位长度。坐标系是数学知识在物理学中的应用，在物理学中用数学的知识，会使抽象的数字变得更加具体和有意义。
有一口井，水面距井口4m，现用水桶从井中提水(如图)，出井后又将水桶提升了1m。选井口处为坐标原点，水桶竖直向上提升的路线为x轴，向上为正方向，则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是(　　)
A．4m,1m B．－4m,1m
C．5m,0 D．－5m,1m
答案：B
解析：本题中建立了直线坐标系，水面处和最后位置的坐标分别为－4m,1m。
在我国东南部的一个大城市，有一天下午，该城市的中心广场行人拥挤，有一个人突然高喊“楼要倒了！”其他人猛然抬头观看也发现楼在慢慢倾倒，便纷纷狂奔逃生，引起交通混乱，但过了好久，高楼并没有倒塌，人们再仔细观望时，楼依然稳稳的矗立在那里，如图所示。请你探究分析这一现象的原因是什么？
开放•探究
解析：看到静止的楼在运动，应该是选择了运动的物体做参考系，高楼矗立在空中，以开阔的天空为背景的高层建筑，它旁边没有别的固定的参考系，人在抬头观望时可能是选择了空中运动的云做参考系，如果天空的云在快速移动，人在突然抬头观望时，误将云看做是固定不动的，所以产生了楼在运动的错觉。
第一次世界大战期间，一飞行员驾机飞行时，发现座舱外有一黑色的小物体，他伸手抓过来一看，竟是一颗子弹！飞行员为何没被子弹击伤？如果飞行员站在地面上，他还敢抓飞行中的子弹吗？
答案：以飞机为参考系，子弹是静止的，所以不会伤到飞行员。但子弹相对地面以很大的速度运动，站在地面上的飞行员是不敢抓子弹的。
易错点：对概念理解不透导致错误
案例：关于质点和参考系的下列说法正确的是(　　)
A．质量和体积都很小的物体一定可以看作质点
B．万吨货轮非常巨大，不能把它当作质点来处理
C．参考系必须是静止的
D．不能选择不同的参考系来比较两个物体的运动情况
易错分析：本题易错选项及错误原因具体分析如下：
正确解答：物体能否视为质点，不能只看其质量和几何尺寸的大小，而要看物体的形状、大小对所研究的问题有无影响，A、B错；参考系是为描述物体的运动而选定的假定不动的物体，该物体可以是相对地面静止的，也可以是相对地面运动的，C错；同一物体的运动，选择的参考系不同，观察到的结果可能不同。要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，选择不同的参考系研究两个物体的运动，没有意义，D正确。
正确答案：D