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如图所示,一列火车从一小孩旁疾驶而过.静坐在列车里的乘客说,列车静止没动,铁路旁的建筑物向后退;路旁的孩子赞叹列车前进真快.一个说列车静止,一个说列车运动,谁说得对?
其实两个人说得都有道理,列车里的乘客是以自己做标准,看到列车的位置没改变,铁路旁的建筑物相对于自己位置在改变,所以铁路旁的建筑物在运动.
铁路旁的孩子是以路面做标准,看到列车的位置迅速改变,所以列车在运动.
可见,判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与被选作标准的物体之间是否有位置变化,若位置有变化,则物体相对于被选作标准的物体是运动的;若位置没有变化,则物体相对于被选作标准的物体是静止的.这个被选作标准的物体叫参照物.物体的运动和静止是相对的,相对于参照物而言.
参照物,就是在我们研究机械运动时,事先选定的作为标准的物体.要想真正从物理学的角度理解参照物,我们还需要弄清楚几个问题.
一、引入参照物有什么意义?
在机械运动中,说一个物体是运动的还是静止的,都是和该物体周围的其他物体相比较而言的.比如说,我们看到轮船在大海里快速航行、汽车在公路上高速行驶,觉得它们都在不停地运动着,其实我们不自觉中选择了海岸、海里其他的船只、路边的行人、树来进行比较,只是我们在平时并没有特别注意这样的问题.我们设想一下,如果将我们置于一个没有任何物体的背景里,我们连方向都无法辨别,更别说判断自己的运动情况了.可见,参照物是不可或缺的.
二、什么样的物体可以充当参照物?
除了物体本身,应该说参照物的选择是任意的.不过,为了研究问题的方便和直观,对于一些特定的问题,我们习惯上会选择某个特定的物体作为参照物.比如研究地球表面上的物体运动情况时,我们习惯于选择地面或者地面上的树木、高山等静止的物体,作为参照物.
三、怎样选定参照物?
当研究一个物体是否运动时,必须选定参照物,以它作为标准.看被研究的物体相对于参照物的位置是否发生了变化,这是我们判断物体运动、静止的方法.在选择参照物时应注意:
1.不宜将被研究的物体本身选作为参照物.因为这样做物体的位置是永远不变的,也就是说这物体一直处于静止状态.例如行驶的列车以列车本身为参照物,它就是静止的.正在升空的火箭以火箭本身为参照物,它也是静止的.
2.为了研究机械运动的方便,物理学中一般选择地面或相对于地面静止的物体作为参照物,且可以不加以说明.若选取其他合适的物体做参照物,大多要做出说明.如:汽车在奔驰,飞机在空中飞翔,河水在流淌,对这些运动的描述,我们习惯取于地面作为参照物,故没有加以说明.但是,法国飞行员在空中能顺手抓住一颗飞行的子弹,宇航员翟志刚静坐在飞船中不动,要加以说明所选的参照物.
3.参照物只是假定不动而不是真的不动,与其他物体一样,它也处在永恒地运动之中,这便是参照物的假定性.有同学认为,参照物就是不动的物体.这种认识是完全错误的.
四、参照物的选择不同对物体的运动情况判断的结果有什么影响?
1.对物体运动与否判断的影响:在我们讨论某个物体的运动情况时,如果我们选择了相对于地面是静止的物体,那么对该物体运动情况的判断与实际是相符合的.如果我们选择了相对于地面运动的物体,那么对该物体运动情况的判断可能与事实相符,也可能完全相反.像文章开头所提的列车,选择地面或者乘客为参照物,对列车的运动判断是不一样的.
2.对物体运动方向判断的影响:如果我们要判断一个在公路上骑自行车的同学的运动情况时,分别选择同方向慢慢步行的行人或者快速行驶的汽车,该同学的运动方向是相反的.
3.对物体运动速度判断的影响:例如,一位老人在一辆疾驰的悬浮列车的车厢里拄着拐杖蹒跚地向车头方向走去,车厢里的人都说:“老人走得比蜗牛还要慢.”而在铁路一旁的铁路工人见到这位老人,却说:“噢!天哪!那个老人的速度比火车还快!至少要达到500km/h!”同样是在走路,为什么乘客和铁路工人对老人速度的估计会相差如此远呢?这是因为选择的参照物不同.乘客们以火车上老人眼前车厢上的路作为标准,所以看到老人移动非常缓慢;而铁路工人以铁轨作为标准,看到的老人就是飞速移动的.所以,看一个物体是静止的还是运动的,是快还是慢,还要看以哪个参照物来衡量.乘客和铁路工人说得都对,只不过是他们说选的参照物不同.
例在一条行驶得十分平稳的船的甲板上,头尾分别立有两个靶子.有两名射手,一个在船头,一个在船尾,用同样的枪支同时向对面靶子射击,问谁的子弹先打中靶子?(设子弹飞行速度相同)
解析本题若选河岸为参照物,则在船尾射出的子弹除有一速度外,船尾靶子还有一个迎着子弹的速度(船行速度);在船头射出的子弹除有一速度外,船头靶子还有一个远离子弹的速度(船行速度).显然,按上述思路是很难作出正确解答的.
若选行驶的船为参照物,人、靶子都是静止的,本题就很容易得到答案:用同样的枪支射出的子弹相对于船的速度相等且不变,因此站在船头、船尾的人同时向对面靶子射击时,两人射出的子弹将同时击中靶子.
其实两个人说得都有道理,列车里的乘客是以自己做标准,看到列车的位置没改变,铁路旁的建筑物相对于自己位置在改变,所以铁路旁的建筑物在运动.
铁路旁的孩子是以路面做标准,看到列车的位置迅速改变,所以列车在运动.
可见,判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与被选作标准的物体之间是否有位置变化,若位置有变化,则物体相对于被选作标准的物体是运动的;若位置没有变化,则物体相对于被选作标准的物体是静止的.这个被选作标准的物体叫参照物.物体的运动和静止是相对的,相对于参照物而言.
参照物,就是在我们研究机械运动时,事先选定的作为标准的物体.要想真正从物理学的角度理解参照物,我们还需要弄清楚几个问题.
一、引入参照物有什么意义?
在机械运动中,说一个物体是运动的还是静止的,都是和该物体周围的其他物体相比较而言的.比如说,我们看到轮船在大海里快速航行、汽车在公路上高速行驶,觉得它们都在不停地运动着,其实我们不自觉中选择了海岸、海里其他的船只、路边的行人、树来进行比较,只是我们在平时并没有特别注意这样的问题.我们设想一下,如果将我们置于一个没有任何物体的背景里,我们连方向都无法辨别,更别说判断自己的运动情况了.可见,参照物是不可或缺的.
二、什么样的物体可以充当参照物?
除了物体本身,应该说参照物的选择是任意的.不过,为了研究问题的方便和直观,对于一些特定的问题,我们习惯上会选择某个特定的物体作为参照物.比如研究地球表面上的物体运动情况时,我们习惯于选择地面或者地面上的树木、高山等静止的物体,作为参照物.
三、怎样选定参照物?
当研究一个物体是否运动时,必须选定参照物,以它作为标准.看被研究的物体相对于参照物的位置是否发生了变化,这是我们判断物体运动、静止的方法.在选择参照物时应注意:
1.不宜将被研究的物体本身选作为参照物.因为这样做物体的位置是永远不变的,也就是说这物体一直处于静止状态.例如行驶的列车以列车本身为参照物,它就是静止的.正在升空的火箭以火箭本身为参照物,它也是静止的.
2.为了研究机械运动的方便,物理学中一般选择地面或相对于地面静止的物体作为参照物,且可以不加以说明.若选取其他合适的物体做参照物,大多要做出说明.如:汽车在奔驰,飞机在空中飞翔,河水在流淌,对这些运动的描述,我们习惯取于地面作为参照物,故没有加以说明.但是,法国飞行员在空中能顺手抓住一颗飞行的子弹,宇航员翟志刚静坐在飞船中不动,要加以说明所选的参照物.
3.参照物只是假定不动而不是真的不动,与其他物体一样,它也处在永恒地运动之中,这便是参照物的假定性.有同学认为,参照物就是不动的物体.这种认识是完全错误的.
四、参照物的选择不同对物体的运动情况判断的结果有什么影响?
1.对物体运动与否判断的影响:在我们讨论某个物体的运动情况时,如果我们选择了相对于地面是静止的物体,那么对该物体运动情况的判断与实际是相符合的.如果我们选择了相对于地面运动的物体,那么对该物体运动情况的判断可能与事实相符,也可能完全相反.像文章开头所提的列车,选择地面或者乘客为参照物,对列车的运动判断是不一样的.
2.对物体运动方向判断的影响:如果我们要判断一个在公路上骑自行车的同学的运动情况时,分别选择同方向慢慢步行的行人或者快速行驶的汽车,该同学的运动方向是相反的.
3.对物体运动速度判断的影响:例如,一位老人在一辆疾驰的悬浮列车的车厢里拄着拐杖蹒跚地向车头方向走去,车厢里的人都说:“老人走得比蜗牛还要慢.”而在铁路一旁的铁路工人见到这位老人,却说:“噢!天哪!那个老人的速度比火车还快!至少要达到500km/h!”同样是在走路,为什么乘客和铁路工人对老人速度的估计会相差如此远呢?这是因为选择的参照物不同.乘客们以火车上老人眼前车厢上的路作为标准,所以看到老人移动非常缓慢;而铁路工人以铁轨作为标准,看到的老人就是飞速移动的.所以,看一个物体是静止的还是运动的,是快还是慢,还要看以哪个参照物来衡量.乘客和铁路工人说得都对,只不过是他们说选的参照物不同.
例在一条行驶得十分平稳的船的甲板上,头尾分别立有两个靶子.有两名射手,一个在船头,一个在船尾,用同样的枪支同时向对面靶子射击,问谁的子弹先打中靶子?(设子弹飞行速度相同)
解析本题若选河岸为参照物,则在船尾射出的子弹除有一速度外,船尾靶子还有一个迎着子弹的速度(船行速度);在船头射出的子弹除有一速度外,船头靶子还有一个远离子弹的速度(船行速度).显然,按上述思路是很难作出正确解答的.
若选行驶的船为参照物,人、靶子都是静止的,本题就很容易得到答案:用同样的枪支射出的子弹相对于船的速度相等且不变,因此站在船头、船尾的人同时向对面靶子射击时,两人射出的子弹将同时击中靶子.