位置的確定 參考系

位置的確定 參考系 哪兒有郵筒？就在那邊的塔樓那兒，從這里走500米，然后向右。在物理學(xué)中，物體的位置總是相對(duì)于其他物體來給定的。如果各個(gè)物體的位置都是相對(duì)于某一物體給定的，那么我們就稱這個(gè)物體為參考物體。（盡管參考物體可以隨意選定，但是我們?nèi)匀涣?xí)慣選擇方便的物體：通常選擇地球，火車上的乘客選擇火車，等等。）為了使相對(duì)的位置明確，并能以數(shù)字給出，我們建立一個(gè)坐標(biāo)系，并稱這個(gè)坐標(biāo)系為參考系。表示從原點(diǎn)到所觀察物體所討論的點(diǎn)的位置矢量一般我們可以用位置矢量的大小和方向（“向西5m”，“大小為5m，在x-y平面上，與x軸的夾角為120”）或者用它在坐標(biāo)軸上的投影（或叫分量）來給出位置矢量。從原點(diǎn)引出的矢量分量與它終點(diǎn)的坐標(biāo)相同。比方說，對(duì)于圖9的情況，x=-2.5m，y=4.3m。（用尺量圖中的數(shù)據(jù)。） 在何處位置矢量 如果我們說一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)，這只有相對(duì)于某個(gè)給定的參考系來說才有意義：我們理解的運(yùn)動(dòng)，就是物體相對(duì)于參考系的位置在變動(dòng)。（當(dāng)然，很多時(shí)候我們并不明顯提到參考系，但是實(shí)際上總是想著這個(gè)參考 運(yùn)動(dòng)位置矢量的變動(dòng) 將物體相對(duì)于參考系的位置標(biāo)得愈密，也就是說測(cè)量物體位移的時(shí)間間隔愈小，我們就愈能準(zhǔn)確地跟蹤運(yùn)動(dòng)的經(jīng)過。我們只知道一輛轎車早晨6點(diǎn)從吉爾出發(fā)，中午12點(diǎn)抵達(dá)賽格德，這時(shí)我們可以準(zhǔn)確地知道轎車在這個(gè)時(shí)間內(nèi)（6點(diǎn)至12點(diǎn)）的位移，但是我們不知道轎車是否經(jīng)過了布達(dá)佩斯。如果我們看一下司機(jī)的地圖，他在上面注出轎車每個(gè)鐘點(diǎn)所在的位置，那么我們就能了解詳細(xì)的情況（圖11）。從這些位置可以畫出一個(gè)轎車走的路線圖?？梢钥闯?，轎車?yán)@過了布達(dá)佩斯。從這個(gè)地圖我們還可以搜集更多的數(shù)據(jù)，例如，轎車何時(shí)開得最快，何時(shí)開得最慢，何時(shí)沿什么方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)確定：位置-時(shí)間函數(shù) 我們以相等的時(shí)間間隔標(biāo)出運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于參考物體的位置，就得到物體運(yùn)動(dòng)的軌跡圖。標(biāo)出物體位置的時(shí)間間隔愈短，這個(gè)軌跡圖就愈詳細(xì)地給出物體的位置-時(shí)間函數(shù)關(guān)系。用足夠短的時(shí)間間隔取的軌跡圖畫出來的曲線就是運(yùn)動(dòng)的軌跡。軌跡的一段稱為路程，習(xí)慣用s表示。 運(yùn)動(dòng)過程的記錄 在上例中，我們看到了得到軌跡的最簡(jiǎn)單的方法：在參考物體上或者在它的縮小復(fù)制品（地圖）上畫出物體的位置。其實(shí)，天文學(xué)家也是用確定星體的位置、記錄下數(shù)據(jù)的方法來給出星體運(yùn)動(dòng)的。（這個(gè)“軌跡”并非嚴(yán)格字面意義的足跡，而是與其等價(jià)的數(shù)據(jù)集合。）如果運(yùn)動(dòng)進(jìn)行得很快，就應(yīng)該尋找一種方法，使得物體在運(yùn)動(dòng)過程中的位置能夠記錄下來。例如可以對(duì)運(yùn)動(dòng)拍電影（圖12）或者在同一底片上每隔相同的時(shí)間間隔依次拍下先后各個(gè)位置上的運(yùn)動(dòng)物體（圖13）。（在本書中可以看到多幅這樣的照片。這是用一個(gè)快門總是打開的照相機(jī)拍攝的。拍攝的方法是在一暗室內(nèi)，每隔相等的時(shí)間間隔打開閃光燈。這種方法叫頻閃攝影法。用這種方法拍攝的照片叫頻閃照片。這比軌跡圖含有更多的內(nèi)容：從圖中可以看出物體上多個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。）如果一個(gè)物體的大小與它的位移相比可以忽略，我們就稱這個(gè)物體為質(zhì)點(diǎn)。在這個(gè)物體上標(biāo)出的點(diǎn)也是質(zhì)點(diǎn)。（實(shí)際上任何標(biāo)記都包含有一個(gè)有限大小的范圍，數(shù)學(xué)上的點(diǎn)已經(jīng)理想化。）問題與作業(yè)1三個(gè)人在爭(zhēng)論自行車的氣門是在怎樣的軌跡上運(yùn)動(dòng)。A說：“在圓周軌跡上運(yùn)動(dòng)?！盉說：“在圖15中畫的軌跡上運(yùn)動(dòng)?！盋說：“根本不運(yùn)動(dòng)?！彼麄?nèi)齻€(gè)都說得對(duì)。各人分別是以什么作為參考系來談?wù)摰模?位移矢量是否與我們?nèi)∧囊稽c(diǎn)為參考系的原點(diǎn)有關(guān)？3一個(gè)足球前鋒在整個(gè)比賽過程中約跑12km。這個(gè)量描述的是運(yùn)動(dòng)員走的路程長短還是運(yùn)動(dòng)員位移的大??？4一個(gè)海輪領(lǐng)航員在早晨定位時(shí)報(bào)告，該海輪已航行至前一日晚停泊位置以東10km。該領(lǐng)航員報(bào)告的是船的位移還是船走的路程？5公共汽車的里程表指示的數(shù)值在每天早晨出車時(shí)記錄在車庫日記上。關(guān)于某一輛公共汽車的兩天記錄是：6月15日 273426月16日 27567該公共汽車一天內(nèi)的位移是多少？它一天內(nèi)走的路程是多少？6在以下的哪些情況下可將物體看成質(zhì)點(diǎn)？a）鐵餅在制造過程