好,同学们好,今天我们上课准备上课。同学们,我们今天来认识一下不同的物体。我们知道物体都是在运动的,比如说天空翱翔的雄鹰,地上滚动的足球,还有我们行色匆匆的行人,无疑不是在运动。
运动是十分复杂的,我们的猎豹在草地上奔跑,四肢都在运动,我们一时不知道选取哪一个。肢体作为研究对象,我们的雄鹰在天空中翱翔,它的翅膀在煽动,可是它的整体却在平移。此时我们不知道该说雄鹰是在平移还是在运动,因此很多运动的描述都是十分不方便的。为了简化描述,我们必须引入一个概念来方便的描述一些物体的运动。这些物体的运动都有一些特点,即应和宏观事物在时空中的运动,我们称之为机械运动。
而当涉及到微观领域的时候,一些分子原子的运动,我们把它设为微观领域的其他运动,此时我们不设为机械运动。机械运动是任何宏观物质的一种随位置随时间的变化。我们在初中的时候就已经学过这个概念,它是一种常见的运动。大到川流不息浩瀚星空,小到令人震撼的蚂蚁群的运动,都是一种机械的运动,同时也是一种简单的运动。
这一章我们学习机械运动。是为了引入一个新的概念,我们需要用一个新的概念来简化我们机械运动的描述。这个概念就是质地。
当物体的运动和飞机的运动、雄鹰的运动,草地上蚂蚁的运动,它们的运动可以如何来理解呢?我们发现它们都有一定的大小,都有一定的形状,他们有不同的运动轨迹,我们忽略它的运动轨迹,我们忽略它的颜色,我们忽略它的其他属性。我们发现只要保留它们的。质量以及。他们的。移动就好。比如我们不需要关注一个物体中各个细节的各个细分部分的运动状态,我们只要关心它们的准体的运动就行了。此时我们就可以发现,物体的运动只需要关注它们的移动,那么我们不太在意他的形象以及他的大小,只是把它当成一个点来看待。
比如一个运动员在跑操的过程中,如果我们站在飞机的视角来俯瞰运动员,就会发现运动员的大小以及形状已经被完全模糊掉了。我们忽略它仅仅得到一个粗糙模糊的黑点。我们把这些这类点作为一个研究对象。同理,翱翔的苍蝇有不同的运动轨迹,我们只研究它的运动,不研究它在扇动翅膀的复杂运动。
此时,我们把视野拉大,就会发现雄鹰的运动也是可以视为质电。我们发现只要我们忽略物体的宏观上的形状和大小,我们就可以将它视为质点。但是如果我们把物体视为质点,就会发生一定的问题。那么我问一下同学们,两个弹性球体在碰撞的过程中算不算质点?
回答是不算。因为碰撞过程中球的形状、接触面积和变形都会影响碰撞的结果。如果我们将陀螺的形状也视为质点,那么我们相当于把它的旋转属性给抽象掉了。此时我们预测的结果就会与不与与原本旋转的陀螺之后发生的稳定性产生冲突。
一个陀螺旋转时如果视为了质点,那么它到底是旋转还是不旋转呢?此时我们没有分析,而如果陀螺的旋转引入以后,我们就会发现陀螺最终是会倒塌,这个质点最终也会消失。所以我们是不能把陀螺也视为质点的。可以说陀螺的旋转的稳定性就跟它的形状和尺寸密切相关,不能忽略它的几何的特征。
因此凡是可以忽略物质的几何特征,而将它的视为一定的质量,但没有大小核心状的点,我们就可以视为质点。它用它的目的是用来简化物体的运动,从而可以预测整体物体的整体运动规律。从前面的讨论我们可以发现,一个物体能否看成质点,完完全全是由于所要研究的问题所决定。
同一个物体由于所要研究的问题不同,有时可以视为质点,有时则不可以。讲解了质点这个概念。接下来我们要回到我们说的老鹰的视角来看看它已经抽象为了一个质点。
那么这个质点到底是运动的还是静止的呢?我们说我们要描述物体的运动,首先就要判断它是静止的还是运动。我们发现运动的物体不一定真正在运动,运动总是需要一个参考系来描述的。当你坐在火车上的时候,你发现旁边的火车正在向后退,此时你认为自己是静止的,旁边的列车正在朝后推进。
直到发现列车离自己越来越远,自己身边自己感受到了抖动,才发现原来旁边的列车并没有在运动,是自己的列车正在朝前开。就这样的错觉导向了我们对于运动的描述需要一定的标准才能准确的描述清楚。我们在描述物体的运动的时候,就需要先寻找一个参考系。
我们拿刚才说的列车的例火车的例子,我们相当于是把自己视为了静止,而旁边的火车视为了运动,直到发现旁边的火车好像并没有运动的时候,我们其实是把旁边的火车视为了静止,而自己则是在运动。我们傻视为静止的火车就定为了参考系。我们通过以上两个示例,我们可以发现所谓的参考系的含义就是指我们将一个物体作为静止的参考,观察其他物体的运动位置相对于这个参考系是否随时间发生的位移上的变化,以及怎样的变化。这种用于参考的物体正式参考系。
好,我们这节课已经讲了机械运动知识点以及参考系,希望同学们温故而追新,好好理解我们这讲的这三个概念。