二、质点
物体都具有大小和形状,在运动中物体中各点的位置变化一般说来是各不相同的,所以要详细描述物体的运动,并不是一件简单的事情。可是,在某些情况下,却可以不考虑物体的大小和形状,而使问题简化。在这些情形下,我们可以把物体看作一个有质量的点,或者说用一个有质量的点来代替整个物体。用来代替物体的有质量的点叫做质点。
在什么情况下可以把物体当作质点,这要看具体情况而定。举例来说,当我们研究地球的公转时,由于地球的直径(约1.3×104km)比地球和太阳之间的距离(约1.5×108km)要小得多,因而可以忽略地球的大小和形状,把它当作质点,可是研究地球的自转时,我们却不能忽略地球的大小和形状,当然不能把地球当作质点了。
一个平动的物体,它的各个部分的运动情况都相同,它的任何一点的运动都可以代表整个物体的运动。在这种情况下,也可以把整个物体当作质点来看待。一辆在直公路上行驶的汽车,车身上各部分的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候,就可以把汽车当作质点。当然,假如我们需要研究汽车的轮胎的运动,由于轮胎的各部分的运动情况不相同,那就不能把它看作质点了。
今后我们研究的物体,除非涉及到转动,一般都可以看作质点。
任何物体都具有一定的大小和形状,因此质点这个概念是一种科学的抽象,是一种理想化的模型。我们研究物体的运动,象研究其他物理现象一样,不能主次不分。如果物体的大小和形状在所研究的现象中起的作用很小,可以忽略不计,我们就可以把物体看作是一个没有大小和形状的理想物体,即质点。这种研究问题的方法,在物理学中是常常用到的。
研究物体的运动,第一步是要知道物体是怎样运动的,也就是知道物体的运动情况。物体在运动过程中,它的位置和速度不断随时间而变化,如果我们知道了物体在任一时刻的位置和速度,就表示我们知道了物体的运动情况。这一章我们就围绕着这个要求来研究直线运动。
练习一
(1)两辆在公路上直线行驶的汽车,它们的距离保持不变,试说明用什么样的物体做参照物,两辆汽车都是静止的,用什么样的物体做参照物,两辆汽车都是运动的。能否找到这样一个参照物,一辆汽车对它是静止的,另一辆汽车对它是运动的?为什么?
(2)小孩从滑梯上滑下,钢球沿斜槽滚下,石块从手中落下,这些物体中哪些是做平动的?
(3)研究自行车轮的转动,能不能把自行车当作质点?研究在马路上行驶的自行车的速度,能不能把自行车当作质点?
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