高一物理第一章 第一節(jié)質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系人教實(shí)驗(yàn)版知識(shí)精講

1、用心 愛(ài)心 專心高一高一物理第一章物理第一章 第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)第一節(jié)質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系參考系和坐標(biāo)系人教實(shí)驗(yàn)版人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：第一章 第一節(jié) 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系 第二節(jié) 時(shí)間和位移二. 知識(shí)要點(diǎn)：1. 理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道物體可以看成 質(zhì)點(diǎn)的條件，知道它是一種科學(xué)的抽象。2. 知道參考系的概念，知道對(duì)同一物體選不同的參考系時(shí)，觀察的結(jié)果可能不同，通常選擇參考系時(shí)，要考慮研究問(wèn)題的方便。3. 知道在描述運(yùn)動(dòng)時(shí)，建立坐標(biāo)系的重要性，并能根據(jù) 物體運(yùn)動(dòng)情況建立合適的坐標(biāo)系。4. 知道時(shí)間和時(shí)刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量時(shí)間的方法。5. 知道位移的概念

2、。知道它是表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量，知道它是矢量。知道位移和路程的區(qū)別。6. 知道矢量、標(biāo)量的概念，知道二者在計(jì)算時(shí)方法的不同。7. 知道直線運(yùn)動(dòng)物體的位置及位移，可通過(guò)建立直線坐標(biāo)系后，用坐標(biāo)及坐標(biāo)變化來(lái)表示。三. 要點(diǎn)預(yù)習(xí)：（一）機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體的空間位置隨時(shí)間的變化稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。（二）物體和質(zhì)點(diǎn) 1. 質(zhì)點(diǎn)的定義：在某些情況下，不考慮物體的 ，把它簡(jiǎn)化成一個(gè) ，稱為質(zhì)點(diǎn)（masspoint） 。2. 物體可看做質(zhì)點(diǎn)的條件： （1） 的物體都可以看成質(zhì)點(diǎn)。 （2）物體的 和 對(duì)所研究的問(wèn)題可以忽略時(shí)，可以把物體看成一質(zhì)點(diǎn)。 （3）有轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)所研究的問(wèn)題影響很小時(shí)也可以把物體看成一質(zhì)點(diǎn)。

3、（三）參考系 1. 定義：在描述一個(gè)物體的 時(shí)，選來(lái)作為 的物體，叫做參考系（reference frame） 。 2. 說(shuō)明：（1）選擇不同的參考系來(lái)觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果往往是不同的。如行駛的汽車，若以路旁的樹(shù)為參考系，車是 的；若以車中的人為參考系，則車就是 的。 （2）參考系的選取是任意的，可以取高山、樹(shù)木為參考系，也可以取運(yùn)動(dòng)的車輛為參考系。但在以后研究的問(wèn)題中，我們通常取相對(duì)地面靜止的物體為參考系。 （3）選擇參考系時(shí)，應(yīng)以方便觀測(cè)和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則。（四）坐標(biāo)系用心 愛(ài)心 專心 1. 為了定量地描述物體的 及 ，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。 2. 如果物體沿直

4、線運(yùn)動(dòng)，為了定量描述物體的位置及變化，可以以這條直線為 x 軸，在直線上規(guī)定 、 和 ，建立直線坐標(biāo)系，如圖所示，若物體運(yùn)動(dòng)到 A 點(diǎn)，此時(shí)它的位置坐標(biāo) xA= ，若它運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn)，則此時(shí)它的位置坐標(biāo) xB = 。例 1. 在下述問(wèn)題中，能夠把研究對(duì)象當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)的是 A. 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間是多少 B. 研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周地球上不同區(qū)域季節(jié)的變化、晝夜長(zhǎng)短的變化 C. 一枚硬幣用力上拋，猜測(cè)它落地時(shí)正面朝上還是反面朝上 D. 正在進(jìn)行花樣滑冰的運(yùn)動(dòng)員解析：解析：物體是否能視為質(zhì)點(diǎn)不能僅僅以它的大小和形狀來(lái)確定，關(guān)鍵要看物體的大小和形狀與所研究的問(wèn)題是否有關(guān)。 A 選項(xiàng)中，地球可以看

5、成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)榈厍虻拇笮『托螤钆c它繞大陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間無(wú)關(guān)；B 選項(xiàng)中，地球不能視為質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)樵诘厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的過(guò)程中，地球上不同地區(qū)季節(jié)的變化、晝夜的長(zhǎng)短變化是不同的，如果把地球看成一個(gè)點(diǎn)，在一點(diǎn)上怎么能區(qū)分不同地區(qū)呢?C 選項(xiàng)中，很顯然硬幣的形狀與研究問(wèn)題關(guān)系非常密切，硬幣不能看成質(zhì)點(diǎn)；D 選項(xiàng)中滑冰運(yùn)動(dòng)員在冰面上優(yōu)美的動(dòng)作被人所欣賞，不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。 答案：答案：A例例 2. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng)，乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng)。丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng)。這三架電梯相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)情況可能是 A. 甲向上、乙向下、丙不動(dòng) B. 甲向上、乙向上、丙不動(dòng) C. 甲向上

6、、乙向上、丙向下 D. 甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢解析：解析：電梯中的乘客看其他物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，是以自己所乘的電梯為參考系，甲中乘客看高樓向下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明甲相對(duì)于地面一定在向上運(yùn)動(dòng)。同理，乙相對(duì)甲在向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明乙相對(duì)地面也是向上運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)得比甲更快，丙電梯無(wú)論是靜止，還是在向下運(yùn)動(dòng)，或者以比甲、乙都慢的速度在向上運(yùn)動(dòng)，則丙中乘客看見(jiàn)甲、乙兩電梯都會(huì)感到是在向上運(yùn)動(dòng)。答案：答案：B、C、D（五）時(shí)刻和時(shí)間間隔時(shí)間和時(shí)刻有區(qū)別，也有聯(lián)系，在時(shí)間軸上，時(shí)間表示一段，時(shí)刻表示一個(gè)點(diǎn)。如圖所示，0 點(diǎn)表示開(kāi)始計(jì)時(shí)，03 表示 3s 的時(shí)間，即前 3s。23 表示第 3s，不管是前 3s

7、，還是第 3s，這都是指 。3s 所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)計(jì)為 3s 末，也為 4s 初，這就是 。用心 愛(ài)心 專心（六）路程和位移 1. 路程（path）表示實(shí)際軌跡的 ，只有 ，沒(méi)有 ，是標(biāo)量。 2. 位置：質(zhì)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中的點(diǎn) 3. 位移（displacement）是表示物體 的物理量，可以用由 位置到 位置的有向線段表示，位移的方向是從 初位置指向 位移的大小則是初位置到末位置的線段長(zhǎng)度。位移既有 ，又有 ，是矢量。 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條直線且運(yùn)動(dòng)方向不變時(shí)，路程與位移的大小 ，其他情況下路程的數(shù)值都 位移的數(shù)值。 繞圓運(yùn)動(dòng)一周回到初始位置，它走的路程等于圓的 ，而它的位移卻是 。（七）矢量

8、和標(biāo)量 1. 既有 又有 的物理量叫矢量（vector） ，例如 。 2. 只有 沒(méi)有 的物理量叫標(biāo)量（scalar） ，例如 。 3. 矢量和標(biāo)量的運(yùn)算遵從 的運(yùn)算法則。（八）直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移 1. 在直線運(yùn)動(dòng)中，建立直線坐標(biāo)系后，用 x 表示物體的 ，用表示物體的 。21xxx 2. 為正時(shí)表示物體位移方向與軸 。為負(fù)時(shí)表示物體位移方向與軸 xxxx?！镜湫屠}典型例題】例 l. 在下圖甲中時(shí)間軸上標(biāo)出第 2s 末，第 5s 末和第 2s，第 4s，并說(shuō)明它們表示的是時(shí)間還是時(shí)刻。解析：解析：如圖乙所示，第 2s 末和第 5s 末在時(shí)間軸上為一點(diǎn)，表示時(shí)刻甲乙第 2s 在時(shí)間軸上為一段

9、線段，是指第 1s 末到第 2s 末之間的一段時(shí)間，即第二個(gè)1s，表示時(shí)間。第 4s 在時(shí)間軸上也為一段線段，是指第 3s 末到第 4s 末之間的一段時(shí)間，即第四個(gè) ls，表示時(shí)間。答案：答案：見(jiàn)解析例 2. 關(guān)于位移和路程，下列說(shuō)法中正確的是A. 在某一段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移為零，該質(zhì)點(diǎn)不一定是靜止的B. 在某一段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為零，該質(zhì)點(diǎn)一定是靜止的C. 在直線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)位移的大小一定等于其路程D. 在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)位移的大小一定小于其路程解析：解析：位移的大小為起始與終了位置的直線距離，而與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。路徑是運(yùn)動(dòng)軌用心 愛(ài)心 專心跡的長(zhǎng)度。路程為零，質(zhì)點(diǎn)肯定靜止。選項(xiàng) B 正

10、確。位移為零，在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)可以往返運(yùn)動(dòng)回到初始位置，路程不為零，所以選項(xiàng) A 正確。位移大小在非單向直線運(yùn)動(dòng)中總小于路程，所以選項(xiàng) D 正確。直線運(yùn)動(dòng)包括單向直線運(yùn)動(dòng)和在直線上的往返運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C 錯(cuò)誤。答案：答案：A、B、D例 3. 從高為 5m 處以某一初速度豎直向下拋出一個(gè)小球，在與地面相碰后彈起，上升到高為 2m 處被接住，則在這段過(guò)程中A. 小球的位移為 3m，方向豎直向下，路程為 7mB. 小球的位移為 7m，方向豎直向上，路程為 7mC. 小球的位移為 3m，方向豎直向下，路程為 3mD. 小球的位移為 7m，方向豎直向上，路程為 3m解析：解析：本題考查基本知識(shí)在實(shí)際問(wèn)題

11、中的應(yīng)用。理解位移和路程概念，并按要求去確定它們。題中物體初、末位置高度差為 3m，即位移大小，末位置在初位置下方，故位移方向豎直向下，總路程則為 7m。答案：答案：A【模擬試題模擬試題】1. 下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)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(méi)有大小，所以與幾何中心的點(diǎn)沒(méi)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(wèn)題中屬于無(wú)關(guān)或次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)2. 下列情況的物體，哪些情況可將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理 （ ） A. 放在地面上的木箱，在上面的箱角處用水平推力推 它，木箱可繞下面的箱角轉(zhuǎn)動(dòng)B. 放在地

12、面上的木箱，在其箱高的中點(diǎn)處用水平推力 推它，木箱在地面上滑動(dòng)C. 做花樣滑冰的運(yùn)動(dòng)員D. 研究鐘表的時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的情況3. 關(guān)于參考系的選取，下列說(shuō)法正確的是 （ ） A. 參考系必須選取靜止不動(dòng)的物體B. 參考系必須是和地面聯(lián)系在一起的 C. 在空中運(yùn)動(dòng)的物體不能作為參考系D. 任何物體都可以作為參考系4. 甲物體以乙物體為參考系是靜止的，甲物體以丙物體為參考系又是運(yùn)動(dòng)的，那么，以乙物體為參考系，丙物體的運(yùn)動(dòng)情況是 （ ）A. 一定是靜止的 B. 運(yùn)動(dòng)或靜止都有可能C. 一定是運(yùn)動(dòng)的 D. 條件不足，無(wú)法判斷5. 以下的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)指時(shí)間的是 （ ）A. 天津開(kāi)往德州的 625 次列車于 13h3

13、5min 從天津發(fā)車B. 某人用 15s 跑完 l00mC. 中央電視臺(tái)新聞聯(lián)播節(jié)目 19h 開(kāi)播D. 1997 年 7 月 1 日零時(shí)中國(guó)對(duì)香港恢復(fù)行使主權(quán)6. 關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的位移和路程，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A. 位移是矢量，位移的方向就是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向B. 路程是標(biāo)量，即位移的大小用心 愛(ài)心 專心C. 質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，路程等于位移的大小D. 位移的大小不會(huì)比路程大7. 如圖所示，在時(shí)間軸上表示出下面的時(shí)間或時(shí)刻 （ ） A. 第 4s 內(nèi)B. 第 5s 末C. 3s 內(nèi)D. 第 6s 初8. 如圖所示，某物體沿兩個(gè)半徑為 R 的圓弧由 A 經(jīng) B 到 C。下列結(jié)論正確的是 （ ）A.

14、物體的位移等于 4R，方向向東B. 物體的位移等于 2RC. 物體的路程等于 4R，方向向東D. 物體的路程等于 2R9. 關(guān)于時(shí)刻和時(shí)間，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A. 時(shí)刻表示時(shí)間極短，時(shí)間表示時(shí)間較長(zhǎng)B. 時(shí)刻對(duì)應(yīng)物體的位置，時(shí)間對(duì)應(yīng)物體的位移C. 作息時(shí)間表上的數(shù)字均表示時(shí)刻D. 1min 只能分成 60 個(gè)時(shí)刻10. 第 3s 內(nèi)表示的是 s 的時(shí)間，是從 s 末到 s 末，3s 內(nèi)表示的是 。11. 一質(zhì)點(diǎn)繞半徑為 R 的圓圈運(yùn)動(dòng)了一周，如圖所示，則其位移大小為 ，路程是 。若質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了周，則其位移大小為 ，路程是 ，此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大的位314移是 ，最大路程是 。12. 質(zhì)點(diǎn)沿一邊長(zhǎng)為 2m 的正方形軌道運(yùn)動(dòng)，每 1s 移動(dòng) 1m，初始位置在某邊的中點(diǎn)，如圖所示。分別求出下列各種情況下的路程和位移大小，并在圖上畫出各位移矢量。（1）從 A 點(diǎn)開(kāi)始第 2s 末時(shí)；（2）從 A 點(diǎn)開(kāi)始第 4s 末時(shí)；（3）從 A 點(diǎn)開(kāi)始第 8s 末時(shí)。用心 愛(ài)心 專心13. 在一大廳里，天花板與地板之間相距 8m，將一小球在距地面 1m 高處豎直向上拋出，運(yùn)動(dòng) ls 小球與天花板相碰，隨即豎直下落，最后靜止在地板上。（1）1s 末小球的位移