质点是什么?怎么判断是否能看成质点?

质点是什么?怎么判断是否能看成质点?

“质点”是高中生要学习的第一个“理想模型”,也是研究物体“运动”和“受力”关系的思维基础。建立理想模型需要忽略无关因素,突出研究内容,这种思维方式也是学习物理所必备的。

现在我们来试着看图描述一下羽毛球的运动。

图中,对面接球的运动员由于要考虑击打,需要结合羽毛球尾部的位置来描述羽毛球的运动。换句话说,他需要结合羽毛球的形状描述运动:“球的飞行轨迹是一条抛物线,球尾部会对准某个方向。”

而作为观众,要描述羽毛球的运动,我们主要看球的运动轨迹,只要有那条漂亮弧线就够了,因此不需考虑球的结构,大小,形状:“球会按抛物线轨迹飞行。”

我们做出这种描述,其实潜意识里已经忽略了球的大小、形状,把球看做一个有质量的“点”来对待了。羽毛球被看做点时,划出的那条轨迹,就可以被看做一条线,轻易的描述了。

希望大家可以从中感受到,我们忽略羽毛球大小、形状的原因:羽毛球的形状,大小与我们所关注的问题无关,可以忽略不计。

我们这里就引入了质点的概念。

1.质点

(1)定义:用来代替有质量物体的物质点叫做质点。

(2)对质点的理解:

1.只占有位置,不占有空间,也就是说它是一维的。.

2.具有它所代替的物体的全部质量。

其实在自然界中找不到这么一个没有形状和大小的“质点”,即使小如细胞、原子也都是具有形状、结构大小的。

(微小的细胞也有结构,可以分裂)

尽管自然界中没有这样“只有质量,没有形状的点”,我们也不要折断想象的翅膀,就让质点存在于想象中。

我们通常会在这些时候把研究的物体看做质点:

(1)研究目标无关:物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时。比如研究羽毛球的运动轨迹,我们就可以把具有一定形状的羽毛球抽象为一个点,画出羽毛球的运动轨迹线。

(2)运动情况一致:物体上各点运动完全一致时可简化为质点。

比如这些平动的球,可以用一点来代替整体的运动,因此可以简化为质点

(3)空间尺度差异大:研究对象相对于其所处空间非常小时。

比如研究地球在银河系中的运动情况

这个图片就很直观了,因为地球尺度太小,完全可以忽略形状和大小!

以上是常见的,研究物体可视为质点的三种情况。

之前介绍了描述运动时把物体看做质点的例子,让我们再举个力学中的例子。

根据牛顿提出的万有引力定律,有质量的两个物体之间就会产生引力。以地球和太阳为例,地球上的一点会受到整个太阳的吸引力(图中箭头)。

如此,进行具体研究时,会出现无数个力的作用,研究就难以进行。

由于地球和太阳之间的距离149597870km远远大于地球、太阳直径12800km、139200km,因此两个天体不同位置的吸引力差别不大。

为了便于研究,可以忽略两个天体的大小,形状,把两个天体看成只具有质量的点来对待。如此分析,万有引力来自于一个点,我们就可以由此推算出力的大小、近似的地球公转轨道半径等诸多数据。

这么看来,忽略物体形状和大小,仅把它看做有质量的点用于研究,确实有极大的便利。这也是质点,这个理想模型作为高中物理第一课的价值体现。

From——上党物理,一个对高中物理进行对点讲解的公众号(红脸求关注)