物理学如何描述物体的运动
海拔老师/文
生活中,我们都有一个直观的感受,那就是晚饭过后散步时,看到路边的树木是静止不动的,显得挺拔和庄严。但是,如果我们坐在车上,透过车窗看外面,感觉到公路边的树木是向着与车前进相反的方向后退。为什么会存在着这样的差异呢?显然,这和我们已有的观念是矛盾的。我们需要进一步地去思考为什么?
物理学中,要描述一个物体的运动状态,需要引入其他参照的物体,这样的物体我们就叫做参照物。正所谓,要说自己高,得先找到一个比自己矮的人来比较,不是吗?
那么,我们学中所指的参照物是什么呢?
人教版初中物理教材中没有给出明确的概念,它是这样描述的:人们判断物体的运动和静止,总要选取某一物体作为标准。如果一个物体的位置相对于这个标准发生了变化,就说它是运动的;如果没有变化,就说它是静止的。这个作为标准的物体叫参照物。
那我们百度搜索看到,参照的概念是指:参照系,又称参照物,物理学名词,指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。根据牛顿力学定律在参考系中是否成立这一点,可把参考系分为惯性系和非惯性系两类。
很显然,这里关于参照物的概念,也并没有做出一个明确的定义。然而,它并不影响我们用它来判断一个物体是静止还是运动的。
那我们选择参照物的时候,要哪些需要注意的事项呢?
1、所选择的参照物要假定是不动的;
2、不能选择研究对象作为参照物;
选定了参照物之后,我们要判断一个物体是运动还是静止,可以参照如下方法:
第一步:确定研究对象,比如我们要判断路边的树木是静止还是运动,我们的研究对象就是树木;
第二步:选定参照物,我们可以选择的参照物是地面;
第三步:分析研究对象(树木)相对于参照物(地面)的位置是否发生变化,如果研究对象相对于参照物的位置是不变的,那就说明研究对象是静止的;如果研究对象相对于参照物的位置是改变的,那就说明研究对象是运动的。如下思维导图:
物体运动和静止判断方法
那通过以上三个步骤,我们回到最初的问题,散步时,路边的树木为什么看起来是静止的呢?其实是因为我们选择了地面作为参照物,树木相对于地面的位置并没有发生变化,所以感觉到树木是静止的;而坐车时,看到树木向后退,是因为我们选择了我们所乘坐的车作为参照物,树木相对于车的位置是发生改变的,那自然就觉得树木是运动的。
由此,我们会得出这样一个结论:判断一个物体是静止的还是运动的,所选择的参照物不同,那得出的结论可能会不同。所以,我们说:物体的静止和运动是相对的。
开始练习了
掌握了一定的知识和方法之后,我们再来做一个练习:
练习1:百米赛跑时,跟踪拍摄运动的摄像机与运动员是相对 的。
练习2:如图,新型汽车的研制中,将汽车模型放在风洞中,让风高速迎面吹来真实地模拟了汽车在空气中高速行驶的情况,晓彤以地面为参照物,判断汽车是 (选填“静止”或“运动”)的;小雪认为此时可以看作汽车在高速行驶,这是以 为参照物。
在练习2的第二个问题中,需要我们根据物体的运动情况判断什么是参照物,那参照物是如何判断的呢?
可以参照的方法为:
第一步:确定研究对象,比如练习2中,研究对象是车;
第二步:根据题目所给条件,若研究对象是运动的,就要寻找与研究对象有位置变化的物体作为参照物,如果研究对象是静止的,那就要寻找与研究对象位置不变的物体作为参照物。
第三步:最终确定参照物。如下图:
判断参照物
接着再看例题:
练习3:连接香港、珠海及澳门的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车。大桥全长55km,一辆汽车以50km/h的速度匀速通过大桥,在汽车通过大桥的过程中,若以汽车为参照物,大桥是 (选填“运动”或“静止”)的。
练习4:某同学家距学校600m,他以1.2m/s的速度从家步行至学校需要的时间是500s,以该同学身上背着的书包为参照物,他是 (选填“运动”或“静止”)的。
练习5:如图所示,小强坐在车厢中向窗外并排停在站台上的另一列火车观望。突然,他觉得自己的列车开始缓缓地前进了,他是以 为参照物;坐在旁边的小红认为自己是静止的,她是以 为参照物。
乘客乘车
最后,我们再来谈一谈物体运动和静止的相对性。
关于物体运动和静止的相对性是指:判断一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物(参照物可以任意选择,但不能选研究对象自身当参照物)。如果选择的参照物不同,描述同一物体的运动情况,结论一般也不同。
比如练习题
练习题6:如图所示为我国空军战机空中加油时的情景,以加油机为参照物,战机是 的;以地面为参照物,战机是 的。
战机空中加油
在解题的过程中,我们一定要寻找到解题的规律,或者是解题的步骤方法。比如练习题6中的第一个空格,以加油机为参照物,判断战机是静止还是运动,我们应该能够快速明确,战机是研究对象,所以在选择参照物的过程中,不能再将战机本身作为参照物来思考。
物理学,是探索事物变化规律的一门学科,因此,掌握了规律和方法方能正确找到解题的思路。
练习7:乘客站在如图所示匀速上行的扶梯上,若以扶梯为参照物,则乘客是 (选填“云动”或“静止”)的,此过程中扶梯对乘客 (选填“有”或“没有”)做功。
乘坐扶梯
练习8:如图是中学生百米赛跑的场景,在赛跑过程中小明感觉观众台上的同学都在往后退,是以 为参照物的。
百米赛跑
那以上就是关于运动描述的一些阐述,如有不妥,请多多指教哦!#头条教育星师计划#
答案展示
答案
练习1:静止
练习2:静止,风
练习3:运动
练习4:静止
练习5:另一列火车 小强(座位)
练习6:静止 运动
练习7:静止 有
练习8:自己
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