机械运动的基本特征是空间位置随时间发生变化，所以研究机械运动的基本方法也就是从空间和时间两个角度进行．研究一种物理现象总是先从现象的描述入手，作为研究物体机械运动规律的第一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，介绍了时刻和时间间隔；四是从运动的状态及变化，介绍了速度和加速度．本章还要学习实验器材的使用方法和实验数据的处理方法，不涉及具体规律的研究．本章的重点是质点、位移、速度和加速度的概念，也是本章的难点．本章学习的基本概念不仅是下一章学习的基础，也是以后力学各章学习的基础和前提．这些基础知识在实践中有着广泛、重要的应用，学习中特别注意联系生活实际引出概念，并说明它们的应用．
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)、速度概念的定义(由平均速度到瞬时速度的过渡采取了极限思想)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
一、机械运动物体的随时间的变化称为机械运动．二、物体和质点1．质点的定义：在某些情况下，不考虑物体的，把它简化成一个，称为质点．空间位置大小和形状有质量的点
2．物体可看做质点的条件：物体的对所研究的问题可以忽略时，可以把物体看成一质点．三、参考系1．定义：在描述一个物体的时，选来作为的物体，叫做参考系．2．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，车是的；若以车中的人为参考系，则车就是的．大小和形状运动参考运动静止
(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．选择参考系时，应以为原则．(3)在以后研究的问题中，我们通常取为参考系．使问题的研究变得简洁、方便地面或相对地面静止的物体
四、坐标系1．为了定量地描述物体的，需要在参考系上建立适当的坐标系．2．如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立坐标系．3．坐标系的三要素：．位置及位置的变化直线平面直角三维物理量、单位和标度
一、如何理解质点的概念？1．质点是一种科学抽象在物理学的研究中，为了突出现象中的主要因素，而忽略次要因素，需要建立起理想的“物理模型”，这是研究物理问题的一个重要方法．质点就是对实际物体的近似，是一个理想化模型，严格意义上的有质量的点实际是不存在的．所谓“理想化”，就是指它没有大小、形状，却具有物体的全部质量，人工做不出来；说它是模型，是因为它可以代表原来的真实物体，在空间占一定位置．
2．质点与几何中的“点”的区别“质点”是科学抽象的模型，具有质量，同时占有空间．而几何中的点仅表示在空间的位置．
3．什么情况下可以把物体抽象为质点？(1)能否把一个物体看做质点，并不是由物体的形状和大小来决定的，而是由它的形状和大小对所研究问题的影响程度决定的．一般说来，如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的无关因素时，就可看做质点．例如：研究平动物体发生的位移及路程情况，因物体各部分运动情况相同，可以看做质点；物体若有转动，会使各部分运动有差异，但若对我们所研究的问题影响很小，也可以看成质点．
(2)同一个物体在有些情况下可以看做质点，而在另一些情况下又不能看成质点．例如，在研究地球绕太阳的公转问题时，因为地球和太阳之间的距离远大于地球的直径，地球的大小对其公转几乎没有影响，所以此时地球可看做质点；在研究地球的自转问题时，则不能看做质点，如果此时把地球看做质点，就谈不上自转了．再如：一列火车从北京开往上海，在研究运行时间或运行速度时，就可以把它看做质点；若计算它通过某座大桥所需的时间时，则必须考虑火车的长度，就不可把它看成质点；若要研究车轮的转速时，也不能把火车看做质点．
(3)物体能否看成质点，与物体本身的大小没有必然的关系．很大的物体可能被看成质点，而很小的物体却不一定能够被看成质点．例如，上面提到的研究地球绕太阳的公转时，地球尽管很大，仍然能够看成质点；但在研究双原子分子的振动及转动时，小小的分子就不能看成质点了．
(4)一个物体能否被看成质点，一般情况下与物体做直线运动还是曲线运动没有关系．例如，研究运动员在400m赛跑中的速度变化时，无论是在直道上还是在弯道上，都可以将运动员看成质点．总之，在研究物体的运动时，只要可以不考虑物体的大小和形状，就可以将物体看成质点．
二、对参考系的进一步理解1．为什么要选择参考系？人站在地球上静止不动，但又跟着地球自转，跟着地球绕太阳公转，又是运动的．那么，站在地面上的人到底是静止的还是运动的呢？看来不选定某个其他物体作参考，还真说不清．在无风的雨天，雨滴是竖直落下的；而在骑车前进的人看来，雨滴则是斜向他打来的．雨滴究竟做什么样的运动？不选定某个其他物体作参考，雨滴的运动也同样难以说清楚．
判断一个物体是否运动和怎样运动的依据就是看这个物体相对于参考系的位置是否变化和怎样变化．因此，为了描述一个物体的运动，必须首先选定另外一个其他物体作为参考的标准，观察物体相对于这个“标准”的位置是否随时间变化，以及怎样变化．这种在研究物体的运动时用来作参考的物体，在初中物理中称为“参照物”，而在高中物理中则称为“参考系”．
选择参考系是对运动进行描述和研究的前提．物体是静止还是运动，都是相对于参考系而言的．如果两个物体运动的快慢相同，运动方向也相同，我们就说两个物体是相对静止的，即它们之间的相对位置没有发生变化．平时人们所说的静止就是相对静止，绝对静止是没有的．
对于同一个运动过程，当观察者选择的参考系不同时，其对运动过程的描述可能是不同的，对运动描述的繁简程度也可能是不同的．例如，从匀速飞行的飞机上向地面投放物资，飞机上的人以飞机为参考系，看到投下的物体是沿直线竖直下落的；而地面上的人以地面为参考系，看到的物体是沿曲线下落的．
2．如何选取参考系？从运动学的角度看，参考系的选取原则上是任意的．可以是静止的物体，也可以是运动的物体．当然，要比较不同物体的运动，必须选取同一个参考系．对一个具体的运动学问题，为了追求对问题描述的简洁性，我们应从方便出发，将简化对运动的描述作为选择参考系的一个基本原则(除非问题中对参考系有特别的要求)．在研究地球上物体的运动时，一般情况下选取地球或相对地球静止的物体为参考系．若选取地球或相对地球静止的物体为参考系，一般不需加以说明；但若选取另外的物体为参考系，则应明确地说明．
题型一物体可被看作质点的条件【例1】关于质点，下列说法正确的是()A．地球自转时不能把地球看作质点，而原子核可以看作质点B．研究火车通过路旁一根电线杆时，火车可看作质点C．研究奥运会男单冠军孔令辉打出的弧线球时，不能把乒乓球看作质点D．研究奥运会3m跳板冠军伏明霞的跳水动作时，不能把她看成质点
【解析】当研究地球的公转时，由于地球直径远小于地球与太阳之间的距离，故可以把地球看作质点；当研究地球自转时，就不能把地球看作质点．研究电子绕原子核运动情况时，由于原子核的半径仅相当于原子半径的万分之一，所以可将原子核当作质点；但若研究有关原子核结构的问题，就不能把原子核当作质点．研究火车通过路旁的电线杆的时间时，火车的长度不能忽略，火车不能当作质点．研究乒乓球的弧线运动时，乒乓球的大小不能忽略，乒乓球不能当作质点．跳水时，运动员在很短的时间内，完成转体和翻滚等高难度动作，运动员也不能看作质点．
【答案】CD规律总结：一个物体能否看作质点，一定要对具体情况进行具体分析，要就其形状、大小在所研究的问题中起的作用而定．
应用1—12007年5月25日大阪田径赛上，“飞人”刘翔(如图1—1—1所示)以13秒14勇夺110m栏世界冠军，取得了四连冠的好成绩，伴随着雄壮的国歌，世界各地的华人留下了激动的泪水。下列说法正确的是()
A．刘翔在飞奔的110m中可以看做质点B．教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点C．无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点D．能否将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题解析：刘翔飞奔时我们无需关注其跨栏动作的细节，可以看做质点，故选项A正确；分析其动作要领时，如果看做质点，其摆臂、跨栏等动作将被掩盖，无法研究，故选项B错误；根据质点的定义，能否将物体看做质点，关键是物体自身因素对我们研究问题的影响，而不能笼统地说能或不能，故选项C错误，选项D正确．答案：AD
题型二参考系与相对运动问题【例2】第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，他抓到的竟是一颗子弹．飞行员能抓到子弹，是因为()A．飞行员的反应快B．子弹相对于飞行员是静止的C．子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了D．飞行员的手有劲
【解析】在日常生活中，地面上静止的物体(包括人)都在永不停息地随地球自转而运动，因为相对于地面静止的物体都具有相同的速度，相互间保持相对静止状态，才使人们没有觉察到这一速度的存在．当飞行员的飞行速度与子弹的飞行速度相同时，子弹相对于飞行员是静止的，因此飞行员去抓子弹，就和我们去拿放在桌上的物品感觉和道理一样．【答案】B
规律总结：描述物体的运动，必须明确参考系，因为运动和静止是相对的，选不同的参考系，对同一物体的运动的描述可能是不同的．子弹虽是运动的，但对飞机上的飞行员而言，它是相对静止的．
应用2—1下面是两位乘客对乘坐上海磁悬浮列车感觉的描述，请分析其中的物理道理．甲：乘坐磁悬浮列车并没有我想像的那么刺激，它平淡无奇，磁悬浮车厢里只有轻微的不安，速度仅仅显示在仪表上．乙：8min的时间里，观赏车窗外的景物是很有趣的体验，尽管磁悬浮列车加装的是减速玻璃，车子开动后，窗外景物还是被齐刷刷地抛在了后面．
答案：甲乘客以车厢为参考系，不觉得列车在高速运动，乙乘客以车外景物为参考系，发现列车高速运动．这说明参考系选择的不同，物体的运动情况也不相同．
题型三坐标系的理解及应用【例3】从高出地面2m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升4m后回落，最后小球到达地面，如图1—1—2所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格：
坐标原点的设置出发点的坐标最高点的坐标落地点的坐标以地面为原点以抛出点为原点
【解析】本题比较灵活地考查了对坐标系的选取和理解．题中的物体沿直线运动，可以在该直线上建立直线坐标系，来定量描述物体的位置，若以地面为原点，则出发点、最高点、落地点的坐标分别为：x1＝2m，x2＝6m，x3＝0；若以抛出点为原点，则x1′＝0，x2′＝4m，x3′＝－2m.
【答案】2m6m004m－2m
规律总结：(1)根据运动情况建立坐标系来描述物体的位置或位置的变化，其方法为：若为直线运动，可建立直线坐标系，若在同一平面内运动而不是直线运动，则应建立平面直角坐标系，当物体在空间运动时常常需要建立空间坐标系(三维坐标系)才能精确描述物体位置及其变化(如GPS系统)．无论哪种坐标系、坐标原点的选取都不是唯一的，选取适当的坐标系可使问题简化．(2)根据坐标系确定某些位置的坐标，要结合数学知识找到坐标值，特别注意坐标的正负和单位．
应用3—1某人从学校的门口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．则要比较确切地表示此人散步过程中的各个位置，应采用什么数学手段较好？分别应如何表示？
答案：应用直角坐标系的坐标表示，以A为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，如图1—1—3所示，则B(0，－50)，C(100，－50)，D(100,100)．
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