高中物理 第一章 運動的描述 1.1 質(zhì)點 參考系和坐標(biāo)系學(xué)案 新人教版必修1

1、第1節(jié)質(zhì)點參考系和坐標(biāo)系學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.理解質(zhì)點的概念，知道物體可看成質(zhì)點的條件。1個條件質(zhì)點的簡化條件1種方法建立物理模型的方法3個概念質(zhì)點、參考系、坐標(biāo)系2.理解參考系的概念，知道物體的運動具有相對性。3.理解坐標(biāo)系概念，會用一維坐標(biāo)系定量描述物體的位置以及位置的變化。4.體會科學(xué)研究中物理模型科研方法。一、物體和質(zhì)點閱讀教材第910頁“物體和質(zhì)點”部分，了解質(zhì)點的概念，初步知道物體在什么情況下可以看做質(zhì)點。1機械運動：物體的空間位置隨時間的變化。2質(zhì)點：某些情況下，忽略物體的大小和形狀，突出“物體具有質(zhì)量”，把它簡化成有質(zhì)量的物質(zhì)點。3把物體看成質(zhì)點的條件：物體的大小和形狀可以忽略或

2、物體上任意一點的運動可代替整個物體的運動。思維拓展如圖1所示為撐竿跳高運動的幾個階段：助跑、撐竿起跳、越橫竿。討論并回答下列問題，體會質(zhì)點模型的建立過程。圖1(1)教練針對訓(xùn)練錄像糾正運動員的錯誤動作時，能否將運動員看成質(zhì)點？(2)分析運動員的助跑速度時，能否將運動員看成質(zhì)點？(3)測量運動員所跳高度(判定運動員是否打破世界紀(jì)錄)時，能否將運動員看成質(zhì)點？答案(1)不能，糾正錯誤動作時不能忽略運動員的姿勢及動作(即運動員的形狀及大小)；(2)能，分析運動員的助跑速度時，可以忽略運動員的姿勢及動作(即運動員的形狀及大小)；(3)能，理由同(2)。二、參考系閱讀教材第10頁“參考系”部分，初步了解

3、參考系的概念。1運動與靜止的關(guān)系(1)自然界中的一切物體都處于永恒的運動中，即運動是絕對的。(2)描述某一個物體的運動時，總是相對于其他物體而言的，這便是運動的相對性。2參考系(1)定義：在描述物體的運動時，被選定做參考、假定為不動的其他物體。(2)選取原則：參考系的選取是A(A任意的B唯一的)。(3)參考系對觀察結(jié)果的影響：選擇不同的參考系觀察同一個物體的運動，觀察結(jié)果往往不同。思考判斷1參考系一定要選靜止不動的物體()2一個物體的運動情況與參考系的選擇無關(guān)()3“抬頭望明月，月在云中行”，詩句中描述的運動選取的參考系是月()三、坐標(biāo)系閱讀教材第11頁“坐標(biāo)系”部分，知道坐標(biāo)系的概念，初步了

4、解用一維坐標(biāo)系描述物體位置以及位置的變化。1建立目的：為了定量描述物體的位置及位置變化。2坐標(biāo)系的三要素：原點、正方向和單位長度。思維拓展描述下列三種運動需要建立怎樣的坐標(biāo)系呢？(1)描述百米運動員在跑動中的位置；(2)描述滑冰場上花樣滑冰運動員的位置；(3)描述翱翔在藍天上的飛機的位置。答案(1)以起點為坐標(biāo)原點，建立一維直線坐標(biāo)系；(2)以滑冰場中心為坐標(biāo)原點，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向，建立二維平面直角坐標(biāo)系；(3)確定一點(如機場所在位置)為坐標(biāo)原點，建立三維空間直角坐標(biāo)系。預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3質(zhì)點及物體看做質(zhì)點的條件要點歸納1理解質(zhì)

5、點應(yīng)注意以下幾點(1)一個物體能否被看成質(zhì)點是由所研究問題的性質(zhì)決定的，要視具體情況而定。同一個物體，在某種情形下可以看成質(zhì)點，但在另外一種情形下就不一定能看成質(zhì)點。(2)物體能否被看成質(zhì)點，與物體的大小和形狀沒有必然聯(lián)系。(3)質(zhì)點就是沒有形狀和大小，只具有質(zhì)量的物質(zhì)點。(4)質(zhì)點不同于幾何中的“點”，因為質(zhì)點具有質(zhì)量而幾何中的點無質(zhì)量；也不同于微觀粒子(如電子、質(zhì)子等)，因為微觀粒子是實際存在的而質(zhì)點是“理想化模型”，實際是不存在的。2可將物體看成質(zhì)點的幾種情況精典示例例1 (多選)下列說法中正確的是()A研究飛機從成都開往北京所用的時間時，飛機可視為質(zhì)點B研究飛機螺旋槳的轉(zhuǎn)動情況時，可將

6、飛機視為質(zhì)點C研究火車過長江大橋所用的時間時，可將火車視為質(zhì)點D研究汽車過長江大橋所用的時間時，可將汽車視為質(zhì)點解析A中飛機的大小對所研究的問題無影響，故可視為質(zhì)點；B中的飛機螺旋槳只是飛機的一部分，飛機的大小不能忽略不計，因此飛機不能視為質(zhì)點；C中火車過橋時，火車的長度會影響火車過橋的時間，故火車不能視為質(zhì)點；D中汽車過橋時，汽車的長度遠遠小于橋的長度，汽車的長度對汽車過橋的時間的影響非常小，故汽車可視為質(zhì)點。A、D正確。答案AD判斷一個物體能否看成質(zhì)點的思路(1)判斷研究問題的性質(zhì)，即題中關(guān)注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么。(2)假設(shè)物體的形狀、大小被忽略，思考要求解的物理量、關(guān)注

7、的要素是否受影響。(3)若要求解的物理量不受影響，物體就能被看成質(zhì)點；若受影響，則物體不能被看成質(zhì)點。針對訓(xùn)練1 2016年第31屆夏季奧運會在巴西的里約熱內(nèi)盧舉行。下列比賽中可把研究對象看成質(zhì)點的是()A研究蘇炳添在百米跑比賽時的起跑技術(shù)B研究乒乓球男子單打冠軍馬龍的發(fā)球動作C研究女子3米板冠軍施廷懋的跳水動作D研究女子50米步槍三姿比賽中杜麗射出的子彈軌跡解析質(zhì)點是理想化的物理模型，當(dāng)物體的大小和形狀對研究的問題沒有影響或影響很小可忽略不計時，物體可以看做質(zhì)點，研究蘇炳添在百米比賽時的起跑技術(shù)，馬龍的發(fā)球動作，施廷懋的跳水動作，他們的形狀不能忽略，故不能看成質(zhì)點；而研究杜麗射出的子彈軌跡時

8、，子彈的大小、形狀可以忽略，所以D正確。答案D參考系要點歸納1選取原則：以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。研究地面上物體的運動時，常選地面或相對于地面靜止的物體作為參考系。2對參考系的理解(1)標(biāo)準(zhǔn)性：選做參考系的物體都假定不動，被研究的物體都以參考系為標(biāo)準(zhǔn)。(2)任意性：參考系的選擇具有任意性，但應(yīng)以觀察方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。研究地面上物體的運動時，常選地面為參考系。(3)統(tǒng)一性：在同一個問題中，若要研究多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動時，必須選擇同一參考系。(4)相對性：同一運動選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能不同。例如，坐在行駛的車中的乘客，若以地面為參考系

9、，則乘客是運動的；若以車為參考系，則乘客是靜止的。 精典示例例2 如圖2所示，由于風(fēng)，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的A、B兩船上的旗幟分別向右、向左飄，則兩條船的運動狀態(tài)是()圖2AA船肯定是向左運動的BA船肯定是靜止的CB船肯定是向右運動的DB船可能是靜止的思路探究(1)河岸上的旗幟向右飄，說明什么問題？(2)船上旗幟的飄動方向只和船的運動方向有關(guān)嗎？解析從河岸上的旗幟的飄動方向，可以判斷風(fēng)向右吹，由此可以判斷B船一定向右運動且比風(fēng)速快；A船可能靜止，也可能向左運動，還有可能向右運動，但是比風(fēng)速慢。答案C判斷物體是否運動的一般思路(1)根據(jù)參考系的選取原則選取參考系。(2)看物體與所選參考系

10、之間的位置是否發(fā)生變化。(3)若變，則物體是運動的；若不變，則物體是靜止的。針對訓(xùn)練2 如圖3所示是體育攝影中“追拍法”的成功之作，攝影師眼中清晰的滑板運動員是靜止的，而模糊的背景是運動的，攝影師用自己的方法表達了運動的美。請問攝影師選擇的參考系是()圖3A大地B太陽C攝影師D步行的人解析攝影師與滑板運動員以相同的速度運動，攝影師以自己為參考系觀察，這樣滑板運動員就是靜止的，背景就是“運動”的。答案C坐標(biāo)系要點歸納1將物體抽象為質(zhì)點，確定參考系，建立坐標(biāo)系，都是為了更好地描述物體的位置和運動。可以用下面的流程圖來表示：2常見的坐標(biāo)系種類適用的運動建立方法直線坐標(biāo)系物體沿直線運動，即做一維運動在

11、直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，物體位置由一個坐標(biāo)值表示平面直角坐標(biāo)系物體在某一平面內(nèi)做曲線運動在平面內(nèi)畫兩條相互垂直的數(shù)軸(x軸和y軸)即可組成平面直角坐標(biāo)系，物體的位置由兩個數(shù)來確定三維坐標(biāo)系物體在空間運動在空間畫三個相互垂直的數(shù)軸(x軸、y軸、z軸)即可組成三維坐標(biāo)系，這時物體的位置由三個數(shù)來確定精典示例例3 一質(zhì)點在x軸上運動，各個時刻的位置坐標(biāo)如下表：t/s012345x/m054171(1)請在圖中的x軸上標(biāo)出質(zhì)點在各時刻的位置。(2)哪個時刻離開坐標(biāo)原點最遠？有多遠？解析(1)以運動路徑所在的直線為x軸，標(biāo)出各時刻質(zhì)點的位置坐標(biāo)如圖所示。(2)由圖可知第4 s末質(zhì)點離開坐標(biāo)原點

12、最遠，有7 m。答案(1)見解析(2)4 s末7 m物體在坐標(biāo)系中坐標(biāo)值的正、負(fù)不表示大小，而是表示在原點的哪一側(cè)。正號表示在原點的正方向一側(cè)，負(fù)號表示在原點的負(fù)方向一側(cè)。針對訓(xùn)練3 若某同學(xué)在操場上從A點開始先向南走了15 m 到B點，接著又向東走了20 m到C點，請你建立合適的坐標(biāo)系描述該同學(xué)的位置及位置的變化。答案建立如圖所示的坐標(biāo)系。設(shè)A點為坐標(biāo)原點，則B點坐標(biāo)為(0,15 m)，C點坐標(biāo)為(20 m,15 m)。根據(jù)幾何知識lAC m25 m，設(shè)AC與y軸夾角為，則tan ，得53。1下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是()A質(zhì)點是一個理想化模型，實際上并不存在，所以引入這個概念沒有多大意

13、義B體積很小的物體更容易看做質(zhì)點C凡輕小的物體，皆可看做質(zhì)點D當(dāng)物體的形狀和大小對所研究的問題屬于無關(guān)或次要因素時，即可把物體看做質(zhì)點解析建立理想化模型是物理中重要的研究方法，對于復(fù)雜問題的研究有重大的意義，選項A錯誤；一個物體能否看做質(zhì)點不應(yīng)看其大小，關(guān)鍵是看其大小對于研究的問題的影響能否忽略，體積很小的物體有時可以看成質(zhì)點，有時不能看成質(zhì)點，B錯誤；一個物體能否看做質(zhì)點不以輕重而論，C錯誤；物體能否看成質(zhì)點取決于其大小和形狀對所研究的問題是否屬于無關(guān)或次要因素，若是就可以看成質(zhì)點，D正確。答案D2在評判下列運動員的比賽成績時，運動員可視為質(zhì)點的是()解析馬拉松比賽時，由于路程長，運動員的體

14、積可以忽略，可以將其視為質(zhì)點，故A正確；跳水時，評委要關(guān)注運動員的動作，所以不能將運動員視為質(zhì)點，故B錯誤；擊劍時評委需要觀察運動員的肢體動作，不能將其視為質(zhì)點，故C錯誤；評委主要根據(jù)體操運動員的肢體動作進行評分，所以不能將其視為質(zhì)點，故D錯誤。答案A3下列有關(guān)運動的描述中，參考系的選取符合描述的是()A詩句“飛流直下三千尺”是以“飛流”作為參考系的B“錢塘觀潮時，觀眾只覺得潮水撲面而來”，是以“潮水”為參考系的C“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”是以“萬重山”為參考系的D升國旗時，觀察到國旗冉冉升起，觀察者是以“國旗”為參考系的解析A項以靜止的地面為參考系；B項以觀眾為參考系；D項是以地面或相對地面靜止的物體為參考系；故只有C正確。答案C4第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2 000 m高空飛行時，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個小東西，他以為是一只小昆蟲。敏捷地把它一把抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈，是因為()A飛行員的反應(yīng)快B子彈相對于飛行員靜止C子彈已經(jīng)飛得沒有勁了，快要落在地上了D飛行員的手有勁解析子彈相對于飛行員速度為零，所以飛行員抓子彈就像我們用手拿桌子上的筆一樣容易。答案B5(2017湖南長沙檢測)湖中O點有一觀察站，一