§1.1 质点 参考系

机械运动

物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动。

机械运动的分类

• 平动：平动过程中，物体各部分的运动特点完全相同，例如木块在水平桌面
• 转动：物体的各部分绕某一点（或轴）做圆周运动，例如地球的自转

质点

在研究物体的运动时，常常把物体简化为一个有质量的点，这个点叫做质点。

建立质点模型有两种情况：

1. 可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点（mass point）。
2. 虽然不能忽略物体的大小和形状，但是，物体上各点的运动情况完全相同。从描述运动的角度看，物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动，于是，整个物体的运动也可以简化为一个点的运动，把物体的质量赋予这个点，它也就成了一个质点。

易错

不是只有大小形状可以被忽略的才是质点。

对质点的三点理解：

1. 质点是一种理想化模型，实际并不存在。
2. 物体能否被看成质点是由要研究的问题决定的，并非依据物体自身的大小和形状来判断。
3. 质点不同于几何“点”，质点有质量，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。

建立质点模型的两个关键点：

1. 明确要研究的问题是什么。
2. 判断物体的大小和形状对所研究问题的影响能否忽略。

理想化模型

物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用。

理想化模型一般分为三类：对象模型、条件模型、过程模型。

• 像“质点”、“单摆”、“点电荷”、“刚体”等是对象模型
• 像“光滑平面”、“均匀介质”、“轻绳”、“轻杆”等是条件模型
• 像“匀速直线运动”、“匀变速直线运动”、“自由落体”、“圆周运动”等是过程模型。

这些都是突出主要因素、忽略次要因素而建立的物理模型，目的是使一些复杂的问题简单化。

参考系

自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的。

要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系（reference frame）。

1. 选择谁为参考系就是把谁当成不动的物体；描述物体的运动必须要选择一个参考系；参考系的选择是任意的，可以是运动的物体，也可以是静止的物体。但在一个研究内中，我们一般只选择一个参考系，避免描述物体运动过程中出现混乱。

2. 在不特殊说明的情况下，一般默认选择大地为参考系。如果选择其他物体为参考系则需要单独说明。

   比如：“小明以2m/s的速度向前跑”，这句话中的速度就是以地面为参照的，不需要特殊说明。

   如果小明在运动轮船的甲板上以2m/s的速度相对甲板向前跑，则必须单独说明是相对于甲板的速度，如果说成“小明在甲板上以2m/s的速度向前跑”则无法确定2m/s是相对于地面的速度还是相对于甲板的速度。