模式3：物理必修1人教版：精品預(yù)習(xí)案和導(dǎo)學(xué)案-物理：1.1《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》精品學(xué)案

第一章運(yùn)動(dòng)的描述第1節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系我們坐在飛速行駛的“和諧號(hào)”動(dòng)車組里會(huì)看到旁邊的樹木迅速向后退去，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢在群星閃爍的夜晚，有時(shí)我們會(huì)看到流星劃過星空；當(dāng)“神州七號(hào)”飛船升空之后將圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)從我們身邊一直到宇宙，萬物都在運(yùn)動(dòng)，我們?nèi)绾蝸砻枋龈鞣N物體的運(yùn)動(dòng)呢為此，本節(jié)就要學(xué)習(xí)描述運(yùn)動(dòng)的一些物理量要點(diǎn)一、對(duì)理想化物理模型和質(zhì)點(diǎn)的理解1理想化模型1“理想化模型”是為了使研究的問題得以簡(jiǎn)化或研究問題方便而進(jìn)行的一種科學(xué)的抽象，實(shí)際并不存在2“理想化模型”是以研究目的為出發(fā)點(diǎn)，突出問題的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”3“理想化模型”是在一定程度和范圍內(nèi)對(duì)客觀存在的復(fù)雜事物的一種近似反映，是物理學(xué)中經(jīng)常采用的一種研究方法2質(zhì)點(diǎn)引入質(zhì)點(diǎn)的意義質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型，盡管不是實(shí)際存在的物體，但它是實(shí)際物體的一種近似，是為了研究問題的方便而進(jìn)行的科學(xué)抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的復(fù)雜問題得到了簡(jiǎn)化要點(diǎn)二、對(duì)參考系的理解1定義要描述某一個(gè)物體的位置及其隨時(shí)間的變化，首先要選定某個(gè)其他物體作為參考，假定這個(gè)“其他物體”不動(dòng)，觀察研究對(duì)象相對(duì)于這個(gè)“其他物體”的位置是否隨時(shí)間變化，這個(gè)被用來作參考的物體，叫做參考系2引入?yún)⒖枷档囊饬x1有了參考系，才能確定物體的位置2選定了參考系后，才能知道和研究物體的運(yùn)動(dòng)試設(shè)想，在茫茫的大海里，水天一色，如果沒有太陽或星辰作參考，水手根本無法確定自己船艦的位置和航向3參考系的選取原則1選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象和研究對(duì)象所在的系統(tǒng)來決定例如研究火車上物體的運(yùn)動(dòng)情況，一般選取火車作為參考系；研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選取地面或相對(duì)地面靜止的物體作為參考系選擇地面為參考系時(shí)，參考系常可以略去不提，如“汽車運(yùn)動(dòng)了”，就不必說成“汽車相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)了”2參考系的選取可以是任意的在實(shí)際問題中，參考系的選取以研究問題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則4參考系對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響對(duì)于同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，如果選取不同的物體作參考系，所得到的結(jié)果可能不同例如有一輛載有乘客的客車，在京福高速公路上由北向南行駛，若以客車為參考系，乘客是靜止的；若以路邊的樹木為參考系，乘客向南運(yùn)動(dòng)；若以也向南行駛但比客車運(yùn)動(dòng)的快的另外一輛轎車為參考系時(shí)，客車及乘客又是向北運(yùn)動(dòng)的要點(diǎn)三、建立坐標(biāo)系的意義和特點(diǎn)1建立坐標(biāo)系的意義物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位置會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系2坐標(biāo)系的種類及特點(diǎn)1直線坐標(biāo)系以某一點(diǎn)為原點(diǎn)，規(guī)定單位有時(shí)是長(zhǎng)度，有時(shí)是時(shí)間，也可能是其他物理量、正方向或變化方向的意義2平面坐標(biāo)系物體在某一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)需建立平面坐標(biāo)系如圖111所示在圖甲中，A、B、C三點(diǎn)有相同的橫坐標(biāo)，在圖乙中，A、B、C三點(diǎn)有相同的縱坐標(biāo)，由此可以發(fā)現(xiàn)如果僅僅確定某點(diǎn)的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)，該點(diǎn)的位置并不能惟一確定，如果同時(shí)確定某點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，則該點(diǎn)的位置惟一確定圖1113多維坐標(biāo)系如三維立體空間坐標(biāo)系物體的運(yùn)動(dòng)不在同一平面內(nèi)時(shí)，可以建立多維坐標(biāo)系3建立坐標(biāo)系的原則要能方便簡(jiǎn)潔地確定物體的位置一、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解例1下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中，正確的是A質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的模型，實(shí)際并不存在B因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)沒有大小，所以與幾何中的點(diǎn)沒有區(qū)別C凡是輕小的物體，都可看作質(zhì)點(diǎn)D如果物體的形狀和大小在所研究的問題中屬于次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)解析質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型，實(shí)際上不存在物體能否看成質(zhì)點(diǎn)要滿足D項(xiàng)的條件，A、D正確；質(zhì)點(diǎn)是有質(zhì)量的，它是人們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而抽象出來的點(diǎn)，與物體大小沒有直接關(guān)系，B、C項(xiàng)錯(cuò)答案AD如果物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題不起主要作用，其影響可以忽略不計(jì)，就可把它看成質(zhì)點(diǎn)二、對(duì)參考系的理解例2某校高一的新同學(xué)分別乘兩輛汽車去市公園游玩當(dāng)兩輛汽車在平直公路上運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲車內(nèi)一同學(xué)看見乙車沒有運(yùn)動(dòng)，而乙車內(nèi)一同學(xué)看見路旁的樹木向西移動(dòng)如果以地面為參考系，那么，根據(jù)上述觀察到的現(xiàn)象可說明A甲車不動(dòng)，乙車向東運(yùn)動(dòng)B乙車不動(dòng)，甲車向東運(yùn)動(dòng)C甲車向西運(yùn)動(dòng)，乙車向東運(yùn)動(dòng)D甲、乙兩車以相同的速度都向東運(yùn)動(dòng)解析正確分析“乙車內(nèi)一同學(xué)看見路旁的樹木向西移動(dòng)”是解決本題的關(guān)鍵樹木相對(duì)地面本是靜止的，由此判斷乙車相對(duì)地面一定是向東運(yùn)動(dòng)“甲車內(nèi)一同學(xué)看見乙車沒有運(yùn)動(dòng)”則說明甲、乙兩車相對(duì)靜止，速度一定是相同的答案D三、坐標(biāo)系的應(yīng)用例3一質(zhì)點(diǎn)在X軸上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)如下表T/S012345X/M0541711請(qǐng)?jiān)趫D112中的X軸上標(biāo)出質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位置圖1122哪個(gè)時(shí)刻離開坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)有多遠(yuǎn)解析1以運(yùn)動(dòng)路徑所在的直線為X軸，標(biāo)出各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置坐標(biāo)如下圖所示2由圖可知第4S末質(zhì)點(diǎn)離開坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)，有7M答案1見解析圖24S末7M1畫坐標(biāo)系時(shí)，必須標(biāo)上原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度2位置坐標(biāo)的意義正負(fù)表示方向，數(shù)值表示距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離3坐標(biāo)軸的方向不一定非得在水平方向或豎直方向上，同時(shí)不能忽略“”、“”號(hào)1下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是A物體的位置沒有變化就是不運(yùn)動(dòng)B兩物體間的距離沒有變化，兩物體一定都是靜止的C自然界中沒有不運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的D為了研究物體的運(yùn)動(dòng)，必須先選擇參考系，平常說的運(yùn)動(dòng)或靜止是相對(duì)于地球而言的答案CD解析物體的位置對(duì)某一參考系不變但對(duì)另一參考系可能變化了，所以物體可能在運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；兩物體間的距離沒有變化，二者可能靜止，也可能以相同的速度運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；由于參考系的選擇是任意的，對(duì)于不同的參考系，同一物體可能靜止，也可能運(yùn)動(dòng)，故C、D正確2歌詞“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”所描寫的運(yùn)動(dòng)的參考系分別是A竹排上的人、江岸B江岸、竹排C竹排上的人、竹排D江岸、江岸答案B解析“小小竹排江中游”是以江岸為參考系；“巍巍青山兩岸走”是以竹排為參考系3下列說法中正確的是A被選作參考系的物體是假定不動(dòng)的B一乘客在車廂內(nèi)走動(dòng)的時(shí)候，他說車是運(yùn)動(dòng)的C研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)，必須選取地面為參考系D質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線還是曲線，與參考系的選取有關(guān)答案A解析宇宙間的一切物體都處在永恒的運(yùn)動(dòng)中，被選作參考系的物體只是被假定不動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確；物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的是相對(duì)于參考系而言的，在車廂內(nèi)走動(dòng)的人，在沒有明確參考系之前就說車是運(yùn)動(dòng)的是錯(cuò)誤的，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系是可以任意選取的，所以選項(xiàng)C錯(cuò)；運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過的路線是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，它與觀察者以哪一物體作參考系看到的情況無關(guān)，所以選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的4下列情形中，不可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)的是A研究高速旋轉(zhuǎn)的砂輪的運(yùn)動(dòng)B研究芭蕾舞演員的動(dòng)作C研究花樣滑冰中的運(yùn)動(dòng)員D研究飛行中直升機(jī)上的螺旋槳答案ABCD5在研究下列問題時(shí)，可以把汽車看作質(zhì)點(diǎn)的是A研究汽車在行駛時(shí)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況B研究人在汽車上的位置C研究汽車在上坡時(shí)有無翻車的危險(xiǎn)D計(jì)算汽車從北京開往大連的時(shí)間答案D解析A、B、C三項(xiàng)的物體均需要考慮汽車的形狀6關(guān)于坐標(biāo)系，下列說法正確的是A建立坐標(biāo)系是為了定量描述物體的位置和位置的變化B坐標(biāo)系都是建立在參考系上的C坐標(biāo)系的建立與參考系無關(guān)D物體在平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，需要用平面直角坐標(biāo)系才能確定其位置答案ABD7一個(gè)小球從距地面4M高處豎直向下拋出，被地面彈回，在距地面1M高處被接住坐標(biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2M處，向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向則小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是A2M，2M，1MB2M,2M,1MC4M,0M,1MD2M,0M，1M答案B題型1物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件理解例1在以下哪些情況下可將物體看成質(zhì)點(diǎn)A研究某學(xué)生騎車回校的速度B對(duì)某學(xué)生騎車姿勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析C研究火星探測(cè)器從地球到火星的飛行軌跡D研究火星探測(cè)器降落火星后如何探測(cè)火星的表面答案AC解析研究學(xué)生的騎車速度或探測(cè)器的飛行軌跡時(shí)，其大小和形狀的影響可忽略不計(jì)，故它們可以看成質(zhì)點(diǎn)；但當(dāng)研究學(xué)生的騎車姿勢(shì)時(shí)，學(xué)生的身軀和四肢就構(gòu)成了研究的對(duì)象，故不能把學(xué)生看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)；當(dāng)火星探測(cè)器在火星表面探測(cè)時(shí)，探測(cè)器的動(dòng)作直接影響探測(cè)的效果，所以探測(cè)器不能看成質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)能否把一個(gè)物體看作質(zhì)點(diǎn)，并不是由物體的形狀和大小來決定的，而是由它的形狀和大小對(duì)所研究問題的影響程度決定的一般說來，如果在研究的問題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運(yùn)動(dòng)的差異是次要的或不起作用的因素時(shí)，物體就可看作質(zhì)點(diǎn)題型二機(jī)械運(yùn)動(dòng)和參考系例2甲、乙兩輛汽車均以相同的速度行駛，下列有關(guān)參考系的說法正確的是A如果兩輛汽車均向東行駛，若以甲車為參考系，乙車是靜止的B如果觀察的結(jié)果是兩輛車均靜止，參考系可以是第三輛車C如果以在甲車中一走動(dòng)的人為參考系，乙車仍是靜止的D如甲車突然剎車停下，乙車仍向東行駛，以乙車為參考系，甲車往西行駛答案ABD解析兩車的速度相同時(shí)，其相對(duì)位置不變，以其中任一輛車為參考系，另一輛車一定靜止，故A正確；若有第三輛車丙與甲、乙兩車同向同速行駛，以丙車為參考系時(shí)，甲、乙兩車均靜止，故B正確；若一人在甲車中走動(dòng)時(shí)，他與乙車的相對(duì)位置是變化的，則乙車是運(yùn)動(dòng)的，故C錯(cuò)；甲車剎車停下，乙車向東行駛，甲車與乙車間的距離增大，甲車相對(duì)乙車向西運(yùn)動(dòng)，故D正確拓展探究上例中，若甲、乙兩車都向南行駛，甲車的速度為10M/S，乙車的速度為5M/S，那么1若以甲車為參考系，乙車向什么方向運(yùn)動(dòng)2若以乙車為參考系，甲車向什么方向運(yùn)動(dòng)答案1向北2向南解析由于甲車的車速快，所以甲、乙兩車的距離增大，所以乙車相對(duì)于甲車向北運(yùn)動(dòng)，甲車相對(duì)于乙車向南運(yùn)動(dòng)1參考系的選取是任意的，但一般在選取參考系時(shí)要能方便簡(jiǎn)潔的描述物體的運(yùn)動(dòng)2在無特別說明的情況下，一般取地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系3同一個(gè)運(yùn)動(dòng)，選取不同的參考系，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述可能不同題型3直角坐標(biāo)系的應(yīng)用例3為了確定平面上物體的位置，我們建立了平面直角坐標(biāo)系，如圖111所示以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿東西方向?yàn)閄軸，向東為正；沿南北方向?yàn)閅軸，向北為正圖中A點(diǎn)的坐標(biāo)如何表示其含義是什么圖111答案A點(diǎn)的橫坐標(biāo)X2M，A點(diǎn)的縱坐標(biāo)Y3M，坐標(biāo)值的含義為A點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)東2M、偏北3M處解析在平面直角坐標(biāo)系中，要想準(zhǔn)確描述某物體的位置，必須找準(zhǔn)其橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)拓展探究若某同學(xué)在操場(chǎng)上從A點(diǎn)開始先向南走了15M到B點(diǎn)，接著又向東走了20M到C點(diǎn)，請(qǐng)你建立合適的坐標(biāo)系描述該同學(xué)的位置及位置的變化答案見解析解析建立如下圖所示的坐標(biāo)系設(shè)A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則B點(diǎn)坐標(biāo)為0,15，C點(diǎn)坐標(biāo)為20,15XABXBXA0YABYBYA15MXBCXCXB20M020MYBCYCYB15M15M0MXACXCXA20M020MYACYCYA15M015M1某人坐在甲船中看到乙船在運(yùn)動(dòng)，那么相對(duì)河岸不可能的運(yùn)動(dòng)情況是A甲船不動(dòng)，乙船運(yùn)動(dòng)B甲船運(yùn)動(dòng)，乙船不動(dòng)C甲、乙兩船都在運(yùn)動(dòng)D甲、乙兩船以相同速度同向運(yùn)動(dòng)答案D解析乙船相對(duì)于甲船在運(yùn)動(dòng)，故兩者不可能以相同的速度同向運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩船都在運(yùn)動(dòng)時(shí)，若運(yùn)動(dòng)的速度不相同，則兩者依然有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故A、B、C三種說法都可能存在本題的正確答案是D2下列各物體中，能被視為質(zhì)點(diǎn)的有A停泊在港灣中隨風(fēng)搖擺的小船B滿載戰(zhàn)機(jī)遠(yuǎn)征伊拉克的“小鷹號(hào)”航空母艦C馬拉松比賽的運(yùn)動(dòng)員D表演精彩動(dòng)作的芭蕾舞者答案BC3在有云的夜晚，抬頭望月，發(fā)現(xiàn)“月亮在白蓮花般的云朵里穿行”，這時(shí)取的參考系是A月亮B云C地面D觀察者答案B4地面觀察者看雨滴豎直下落時(shí)，坐在勻速前進(jìn)的列車車廂中的乘客看雨滴是A向前運(yùn)動(dòng)B向后運(yùn)動(dòng)C傾斜落向前下方D傾斜落向后下方答案D解析勻速前進(jìn)的列車車廂中的乘客以列車為參考系，看雨滴應(yīng)是落向后下方52008年的奧運(yùn)圣火經(jīng)珠穆朗瑪峰傳至北京，觀察圖112中的旗幟和甲、乙兩火炬手所傳遞的圣火火焰，關(guān)于甲、乙兩火炬手相對(duì)于靜止旗桿的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是旗桿和甲、乙火炬手在同一地區(qū)圖112A甲、乙兩火炬手一定向左運(yùn)動(dòng)B甲、乙兩火炬手一定向右運(yùn)動(dòng)C甲火炬手可能運(yùn)動(dòng)，乙火炬手向右運(yùn)動(dòng)D甲火炬手可能靜止，乙火炬手向左運(yùn)動(dòng)答案D6如圖113所示，甲、乙、丙3人各乘不同的熱氣球，甲看到樓房勻速上升，乙看到甲勻速上升，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，那么，從地面上看甲、乙、丙的運(yùn)動(dòng)可能是圖113A甲、乙勻速下降，且V乙V甲，丙停在空中B甲、乙勻速下降，且V乙V甲，丙勻速上升C甲、乙勻速下降，且V乙V甲，丙勻速下降，且V丙V甲，丙勻速下降，且V丙V甲答案ABC解析甲看到樓房勻速上升，則甲相對(duì)樓房是向下運(yùn)動(dòng)的，以地面為參考系，甲是向下運(yùn)動(dòng)的；乙看到甲勻速上升，說明乙相對(duì)甲向下運(yùn)動(dòng)，以地面為參考系，乙是向下運(yùn)動(dòng)的，而且速度比甲大；甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，則丙的情況稍微復(fù)雜些，以地面為參考系可能是向下運(yùn)動(dòng)，但速度比甲和乙都要小，也可能是靜止的，也可能是向上運(yùn)動(dòng)的7指出以下所描述的各運(yùn)動(dòng)的參考系是什么1太陽從東方升起、西方落下，參考系為_2月亮在云中穿行，參考系為_3車外的樹木向后倒退，參考系為_4騎摩托車的人從觀后鏡中看到身后的一輛汽車駛來，參考系為_答案1地面2云3車4騎車人自己或摩托車8天安門廣場(chǎng)上的國旗桿臨長(zhǎng)安街而立，長(zhǎng)安街為東西