2020-2021高一物理1教師用書：第1章 1質(zhì)點參考系和坐標系含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高一物理人教版必修1教師用書：第1章1質(zhì)點參考系和坐標系含解析1質(zhì)點參考系和坐標系［學(xué)習(xí)目標]1.［物理觀念]理解質(zhì)點的概念，知道質(zhì)點是一種理想化模型,并可以判斷物體是否可以看作質(zhì)點．（重點)2．［科學(xué)思維]理解參考系的概念，知道運動具有相對性．（難點）3.［科學(xué)方法］知道坐標系和坐標系的種類．一、機械運動1．定義:物體的空間位置隨時間的變化．2．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．二、物體和質(zhì)點1．質(zhì)點的定義：忽略物體的形狀和體積，把物體簡化為一個有質(zhì)量的物質(zhì)點，這樣的點稱為質(zhì)點．2．將物體看成質(zhì)點的條件：在研究物體的運動時，當物體的形狀和大小對所研究問題的影響可忽略不計時，物體可視為質(zhì)點．3．質(zhì)點是一種理想化模型，實際并不存在．三、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：參考系可以任意選取,一般以地面為參考系．但在具體問題中，要考慮研究問題的方便性．3．運動和靜止的相對性：選擇不同的參考系觀察同一個物體的運動，觀察結(jié)果會有所不同．四、坐標系1．建立目的定量描述物體的位置及位置的變化．2．直線運動的描述建立直線坐標系，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度．1．思考判斷（正確的打“√"，錯誤的打“×”）(1）很小的物體一定能看成質(zhì)點． （×）（2)做直線運動的物體一定能看成質(zhì)點． (×）(3）自然界中沒有絕對靜止的物體． (√）（4）只能選擇靜止的物體作為參考系． （×）（5)描述直線運動，一般建立直線坐標系． (√)2．（多選)如圖所示為正在航拍的四旋翼無人飛機．下列過程中不能將無人飛機看作質(zhì)點的是(）A．調(diào)節(jié)飛機旋翼的轉(zhuǎn)速B．調(diào)整飛機在空中的姿態(tài)C．觀察飛機在空中的位置D．調(diào)整飛機上攝像機鏡頭的方向ABD[調(diào)節(jié)飛機旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛機旋翼的大小和形狀不能忽略不計,不能看作質(zhì)點；調(diào)整飛機在空中的姿態(tài)，飛機部分運動不同，不可以將飛機看作質(zhì)點；觀察飛機在空中的位置，飛機的大小可以忽略;調(diào)整飛機上攝像機鏡頭的方向時，飛機的大小不能忽略．故選A、B、D.］3．下列物體的運動所選擇的參考系正確的是()A．“一江春水向東流”是以“江水”為參考系B．“地球公轉(zhuǎn)”是以“太陽”為參考系C．“鐘表的指針在轉(zhuǎn)動"是以“指針”為參考系D．“太陽東升西落”是以“太陽”為參考系B[“一江春水向東流”是以河岸為參考系，“地球公轉(zhuǎn)”是以太陽為參考系，“鐘表的指針在轉(zhuǎn)動"是以表盤為參考系，“太陽東升西落”是以地面為參考系，故B正確．]物體和質(zhì)點1.質(zhì)點的特點(1)質(zhì)點不同于幾何“點”：質(zhì)點是用來代替物體的有質(zhì)量的點，其特點是只有質(zhì)量,沒有大小、體積、形狀，它與幾何“點”有本質(zhì)的區(qū)別．(2）質(zhì)點是一種“物理模型”．①物理模型是在物理研究中，突出問題的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理學(xué)經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法，質(zhì)點就是典型的物理模型之一．②物理模型作為一種理想模型,是為了研究問題方便而對實際問題的科學(xué)抽象，實際中并不存在．2．實際物體視為質(zhì)點的常見情況【例1】如圖所示，下列幾種情況下的物體，哪些可將物體當作質(zhì)點來處理(）甲乙丙丁A．甲：研究正在吊起貨物的起重機的運動時B．乙:研究正在旋轉(zhuǎn)的硬幣的運動時C．丙：研究太空中宇宙飛船的位置時D．?。貉芯块T的運動時C［A、B、D選項中的研究對象的大小、形狀忽略后，起重機、硬幣、門的運動將無法研究,故A、B、D選項中的研究對象不能被當作質(zhì)點．C選項中宇宙飛船的大小、形狀忽略后，對于確定宇宙飛船的位置無影響，故C項中的宇宙飛船可以被當作質(zhì)點．］假設(shè)法判斷物體能否當作質(zhì)點（1）確定問題的性質(zhì),即研究目的、觀察的重點是什么．(2）假設(shè)物體的形狀、大小被忽略，成了一個有質(zhì)量的“點”．(3）思考所要研究的問題，所進行的觀察是否受影響．若受影響，物體不能被當作質(zhì)點;若不受影響，物體就能被當作質(zhì)點．［跟進訓(xùn)練］1．如圖是利用無人飛機進行航拍的情景，下列情況中能把無人機看成質(zhì)點的是(）A．觀察飛機飛行姿勢B．觀察飛機翻滾動作C．改變飛機攝像頭拍攝角度D．改變飛機離被拍攝物的高度D［無人飛機航拍時，研究飛行姿勢和翻滾的動作時不能忽略飛機的形狀，不能看作質(zhì)點,改變拍攝角度時不能忽略飛機的大小和形狀．飛機的形狀對改變拍攝高度沒有影響，所以D正確．］參考系1．選取參考系的意義要描述一個物體的運動,首先必須選好參考系，只有選定參考系后，才能確定物體的位置、研究物體的運動．2．參考系的選取原則(1）參考系的選取是任意的，在實際問題中,參考系的選擇原則應(yīng)以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為基本原則．(2）研究地面上物體的運動時，一般情況下選擇地面或地面上靜止不動的物體為參考系，此時參考系可以省略不寫．(3）要比較不同物體的運動情況時，必須選擇同一個參考系．3．參考系的四性【例2】為紀念世界反法西斯戰(zhàn)爭暨抗日戰(zhàn)爭勝利70周年，我國舉行盛大的閱兵儀式，如圖所示，空中編隊排出“70”隊形，飛過天安門觀禮臺上空，下列關(guān)于飛機的運動情況的說法不正確的是（)A．地面上的人看到飛機飛過，是以地面為參考系B．飛行員看到觀禮臺向后掠過，是以飛機為參考系C．以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機是運動的D．以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機是靜止的思路點撥：①選擇不同的參考系時,對物體運動的描述一般是不同的．②物體的運動具有相對性．C［飛機相對地面及地面上的建筑物向前飛行，而地面上的建筑物相對飛機向后運動．可見，地面上的人看到飛機飛過是以地面為參考系,飛行員看到觀禮臺向后掠過是以飛機為參考系，A、B正確；由于飛機編隊隊形保持不變，所以以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機均是靜止的，C錯誤，D正確．]判定參考系的兩種方法(1）靜物法:明確觀察到的現(xiàn)象中,什么物體是運動的，什么物體是靜止的,靜止的物體可能就是參考系．（2）假設(shè)法：假設(shè)以某物體為參考系，看對物體運動的描述是否與觀察到的結(jié)果一致．若一致,該物體可能就是參考系．［跟進訓(xùn)練]2．（多選）在平直公路上，甲以10m/s的速度運動，乙以5m/s的速度運動，甲、乙從同一點出發(fā),則（）A．同向運動時,甲觀察到乙以5m/s的速度遠離B．同向運動時,乙觀察到甲以5m/s的速度靠近C．反向運動時,甲觀察到乙以15m/s的速度遠離D．反向運動時，乙觀察到甲以15m/s的速度靠近AC[同向運動時，甲觀察到乙時是以甲為參考系，此時乙以5m/s的速度遠離，故A正確;同向運動時,乙觀察到甲時是以乙為參考系，此時甲以5m/s的速度遠離，故B不正確;反向運動時，甲觀察到乙時是以甲為參考系,此時乙以15m/s的速度遠離，故C正確；反向運動時,乙觀察到甲時是以乙為參考系，此時甲以15m/s的速度遠離，故D不正確．］坐標系1．建立坐標系的物理意義（1)利用坐標可以定量描述物體的位置．（2）利用坐標差可以定量描述物體的位置變化．2．三種坐標系的比較直線坐標系平面坐標系空間坐標系適用運動物體沿直線運動時物體在某平面內(nèi)做曲線運動時物體在空間內(nèi)做曲線運動時建立方法在直線上規(guī)定原點、正方向和標度,就建立了直線坐標系在平面內(nèi)畫相互垂直的x軸與y軸,即可組成平面直角坐標系．物體的位置由一對坐標值確定在空間畫三個相互垂直的x軸、y軸和z軸，即可組成三維坐標系．物體的位置由三個坐標值來確定應(yīng)用實例M點位置坐標：x＝2mN點位置坐標：x＝3m，y＝4mP點位置坐標:x＝3m，y＝4m，z＝2m【例3】一個小球從距地面4m高處落下，被地面彈回，在距地面1m高處被接?。鴺嗽c定在拋出點正下方2m處，向下方向為坐標軸的正方向．小球的拋出點、落地點、接住點的位置坐標分別是(）A．2m，－2m，－1m B．－2m，2m，1mC．4m,0，1m D．－4m，0，－1m思路點撥：①4m和1m都是小球到地面的距離．②拋出點在坐標原點上方2m處．③注意所選坐標軸的正方向及坐標的正負．B［根據(jù)題意建立如圖所示的坐標系，A點為拋出點,坐標為－2m，B點為坐標原點,D點為地面，坐標為2m，C點為接住點，坐標為1m，所以選項B正確．](1）上例中,若選擇拋出點為坐標原點，向下的方向為坐標軸的正方向，則拋出點、落地點、接住點的位置坐標分別是多少？(2)拋出點與接住點之間的距離是多少？此距離與坐標原點的位置有無關(guān)系？提示：（1）改變坐標原點后三點的位置坐標分別是0,4m,3m.（2）拋出點與接住點之間的距離為x＝3m－0＝3m．此距離與坐標原點的位置無關(guān)．坐標系的建立及坐標值的正負判斷(1)建立何種坐標系由物體的運動特點確定，建立坐標系的原則是能夠方便、準確地描述物體的位置及位置變化．(2）物體在坐標系中的坐標值是正值還是負值，與正方向的規(guī)定和原點的位置有關(guān)．［跟進訓(xùn)練]3．如圖所示,某人從學(xué)校的門口A處開始散步,先向南走了50m到達B處,再向東走了100m到達C處，最后又向北走了150m到達D處,則A、B、C、D各點位置如何表示？［解析]選取A點為坐標原點建立平面直角坐標系，以正東方向為x軸正向，以正北方向為y軸正向，則各點坐標分別為：A（0，0)、B(0，－50m)、C(100m,－50m)、D（100m，100m）．［答案]A（0，0），B（0，－50m)，C（100m，－50m)，D(100m，100m）1．[物理觀念]質(zhì)點、參考系的概念．2．［科學(xué)思維]質(zhì)點模型的建立，運動和靜止的相對性．3．[科學(xué)方法］抽象法建立質(zhì)點模型，坐標法表示物體位置．1．物理學(xué)中引入“質(zhì)點”概念,從科學(xué)方法說，是屬于（）A．觀察、實驗的方法 B．邏輯推理的方法C．類比的方法 D．建立理想模型的方法D[“質(zhì)點”是為了研究問題簡單而引入的理想化的物理模型，所以從科學(xué)方法上來說屬于理想物理模型,選項D正確，A、B、C錯誤．]2．甲、乙兩輛汽車以相同的恒定速度直線前進,甲車在前,乙車在后．甲車上的人A和乙車上的人B各用石子瞄準對方，以相對自身為v0的初速度同時水平射擊對方，若不考慮石子的豎直下落,則()A．A先被擊中 B．B先被擊中C．同時被擊中 D．可以擊中B而不能擊中AC[兩車速度相同、同向行駛,兩車相對靜止，若以車為參考系,兩人相對靜止．兩人以相對自身為v0的初速度水平射擊對方，兩人同時被擊中．故選C.]3．如果操場上國旗平臺離地面的高度是0。5m,將坐標系的原點定在平臺上，取旗桿所在直線向上方向為坐標軸的正方向，旗桿上固定國旗的A、B兩點離地面的距離分別為10.9m和9。4m，那么A、B兩點的坐標分別是（）A．10。9m,9。4m B．11.4m,9.9mC．10。4m，8。9m D．10.9m，－9。4mC［A、B兩點離平臺的距離分別為10.9m－0。5m＝10。4m和9.4m－0。5m＝8.9m，以平臺為坐標軸原點，向上方向為正方向,則A、B兩點坐標值為10.4m和8.9m,選項C正確．］4．一質(zhì)點在x軸上運動，各個時刻的