【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理學(xué)案：1.1-質(zhì)點(diǎn)-參考系和坐標(biāo)系(人教版必修1)

1.1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系[目標(biāo)定位]1.理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道質(zhì)點(diǎn)是一種抱負(fù)化模型，并可以推斷物體是否可以看做質(zhì)點(diǎn).2.理解參考系的概念，知道運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性.3.知道坐標(biāo)系和坐標(biāo)系的種類．一、物體和質(zhì)點(diǎn)1．質(zhì)點(diǎn)：某些狀況下，忽視物體的外形和大小，突出“物體具有質(zhì)量”，把它簡(jiǎn)化成一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，叫質(zhì)點(diǎn)．2．把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和外形對(duì)所爭(zhēng)辯的問(wèn)題沒有影響．3．抱負(fù)化模型：在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要方面，忽視次要因素，建立抱負(fù)化的物理模型，是經(jīng)常接受的一種科學(xué)爭(zhēng)辯方法．質(zhì)點(diǎn)就是一種抱負(fù)化模型．想一想：2021年10月1日，麗麗一家坐高鐵從北京到青島，麗麗想測(cè)量列車經(jīng)過(guò)一座大橋的時(shí)間，可不行以將高鐵看做質(zhì)點(diǎn)？答案不能；物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件是其大小和外形對(duì)所爭(zhēng)辯的問(wèn)題沒有影響．高鐵的長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量時(shí)間有影響．二、參考系1．參考系：要描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要選定某個(gè)其他物體作參考，這種用來(lái)作為參考的物體稱為參考系．2．描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系可以(填“可以”或“不行以”)任意選擇．但是，選擇不同的參考系，得出的運(yùn)動(dòng)結(jié)果會(huì)有所不同．想一想：作為參考系的物體肯定是靜止在地面上的物體嗎？答案不是；參考系的選取是任意的，可以選擇靜止在地面上的物體，也可以選擇在地面上運(yùn)動(dòng)的物體．三、坐標(biāo)系1．為了定量地描述物體的位置及位置變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系．2．建立坐標(biāo)系時(shí)，必需標(biāo)上原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度．3．常見的坐標(biāo)系的種類：直線坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系和三維空間坐標(biāo)系．想一想：2021年10月在天津舉辦的第六屆東亞運(yùn)動(dòng)會(huì)上，中國(guó)隊(duì)選手陳靜文在女子400米決賽中以53秒76的成果成功衛(wèi)冕．為了精確?????地描述她在跑道上不同時(shí)刻的位置和位置變化，應(yīng)建立怎樣的坐標(biāo)系？答案運(yùn)動(dòng)員在400米賽跑時(shí)，要經(jīng)過(guò)彎道，故建立平面直角坐標(biāo)系．一、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解1．質(zhì)點(diǎn)不同于幾何中的“點(diǎn)”．質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，具有質(zhì)量，沒有大小、體積、外形；與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)的區(qū)分．2．質(zhì)點(diǎn)是一種“抱負(fù)化模型”，是為了爭(zhēng)辯問(wèn)題便利而對(duì)實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)抽象，實(shí)際中并不存在．它是抓住了主要因素——物體的質(zhì)量，忽視了次要因素——大小和外形，是典型的物理模型之一．3．把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和外形對(duì)爭(zhēng)辯問(wèn)題的影響可以忽視不計(jì)．例1(2021浙江高一期中)關(guān)于質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是()A．很小的物體總可以看成質(zhì)點(diǎn)，較大的物體有時(shí)也能看成質(zhì)點(diǎn)B．分析香蕉球(旋轉(zhuǎn)的足球)的軌跡彎曲的成因時(shí)，可以把足球看成質(zhì)點(diǎn)C．爭(zhēng)辯運(yùn)動(dòng)員跨欄時(shí)的動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員可以看成質(zhì)點(diǎn)D．質(zhì)點(diǎn)是為了突出問(wèn)題的主要方面，忽視次要因素而建立的抱負(fù)化模型解析物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件是物體的外形和大小對(duì)爭(zhēng)辯的問(wèn)題沒有影響，與物體大小無(wú)關(guān)，所以A錯(cuò)誤，D正確；爭(zhēng)辯香蕉球的軌跡彎曲成因，足球各部分的運(yùn)動(dòng)狀況不同，所以足球不能看做質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤；爭(zhēng)辯跨欄運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作時(shí)進(jìn)行技術(shù)分析，不能將運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn)，C錯(cuò)誤．答案D借題發(fā)揮一個(gè)物體能否看做質(zhì)點(diǎn)不是以其大小而論的，更不能看物體的輕重，而是看物體的大小和外形對(duì)所爭(zhēng)辯的問(wèn)題有無(wú)影響．針對(duì)訓(xùn)練其次屆夏季青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將于2022年8月在南京進(jìn)行，屆時(shí)將在15個(gè)體育館進(jìn)行26項(xiàng)競(jìng)賽．在考察下列運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽成果時(shí)，可將運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn)的是()解析馬拉松賽跑測(cè)量的運(yùn)動(dòng)員跑完全程的時(shí)間，與運(yùn)動(dòng)員的外形和大小無(wú)關(guān)；跳水、擊劍、體操競(jìng)賽時(shí)，要看運(yùn)動(dòng)員的肢體動(dòng)作，所以不能看成質(zhì)點(diǎn)．答案A二、對(duì)參考系的理解1．物體的運(yùn)動(dòng)是確定的，靜止是相對(duì)的，選定參考系之后，才能知道和爭(zhēng)辯物體的運(yùn)動(dòng)．2．參考系的選取是任意的．在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取以爭(zhēng)辯問(wèn)題便利、簡(jiǎn)潔為基本原則．通常選地面或地面上靜止不動(dòng)的物體為參考系．3．對(duì)于同一個(gè)物體，選取不一樣的參考系，觀看的結(jié)果也會(huì)不同．例2如圖111所示，由于風(fēng)的原因，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的兩艘船上的旗幟分別向右和向左飄，兩艘船的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()圖111A．A船確定是向左運(yùn)動(dòng)的B．A船確定是靜止的C．B船確定是向右運(yùn)動(dòng)的D．B船可能是靜止的解析從河岸上的旗幟的運(yùn)動(dòng)方向，可以推斷風(fēng)向右吹，由此可以推斷B船肯定向右運(yùn)動(dòng)且比風(fēng)速快；A船可能靜止，可也可能向左運(yùn)動(dòng)，還有可能向右運(yùn)動(dòng)，但是比風(fēng)速慢．答案C針對(duì)訓(xùn)練以下說(shuō)法正確的是()A．參考系就是不動(dòng)的物體B．任何狀況下，只有地球才是最抱負(fù)的參考系C．不選定參考系，就無(wú)法爭(zhēng)辯某一物體是怎樣運(yùn)動(dòng)的D．同一物體的運(yùn)動(dòng)，對(duì)不同的參考系可能有不同的觀看結(jié)果解析參考系是假定為不動(dòng)的物體，實(shí)際上也運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)．同一物體選擇不同的參考系，其運(yùn)動(dòng)形式的表述一般不同，選擇時(shí)以便利、簡(jiǎn)潔為主，不選取參考系，就無(wú)法描述物體的位置變化，無(wú)法爭(zhēng)辯其運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)，C、D對(duì)．答案CD三、坐標(biāo)系的建立1．意義：借助適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系可以定量的描述物體的位置及位置的變化．2．方法例3一質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動(dòng)，各個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)如下表所示：(1)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112(2)哪個(gè)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)？有多遠(yuǎn)？解析(1)依據(jù)各個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)對(duì)應(yīng)狀況，標(biāo)出位置如圖所示．(2)質(zhì)點(diǎn)在1s、2s、3s、4s、5s時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離分別為5m、4m、1m、7m、1m，所以4s時(shí)質(zhì)點(diǎn)離原點(diǎn)最遠(yuǎn)，為7m.答案見解析借題發(fā)揮當(dāng)描述直線運(yùn)動(dòng)的物體的位置及位置變化時(shí)，只要建立直線坐標(biāo)系；當(dāng)物體在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，要用平面直角坐標(biāo)系才能定量描述物體的位置及位置變化.看做質(zhì)點(diǎn)的條件1．下列問(wèn)題中，加下劃線的物體能被視為質(zhì)點(diǎn)的是()A．爭(zhēng)辯“嫦娥”三號(hào)放射時(shí)離地面的高度B．爭(zhēng)辯從滄州開往青島的和諧一號(hào)列車的運(yùn)行時(shí)間C．爭(zhēng)辯跳板競(jìng)賽中運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作D．爭(zhēng)辯地球上晝夜的形成解析運(yùn)行中的“嫦娥”三號(hào)離地面高度與其自身大小相比，可以忽視自身大小而視為質(zhì)點(diǎn)；列車長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于滄州到青島的距離，可以忽視列車長(zhǎng)度將其看做質(zhì)點(diǎn)；要爭(zhēng)辯跳板運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，不能視為質(zhì)點(diǎn)；地球上晝夜的形成是由于自轉(zhuǎn)的緣由，所以不能將地球看做質(zhì)點(diǎn)．答案AB2．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)抱負(fù)化模型，實(shí)際上并不存在B．只有體積很小的物體才能被看成質(zhì)點(diǎn)C．萬(wàn)噸巨輪格外大，無(wú)論何時(shí)都不能看做質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理D．假如物體的外形和大小與所爭(zhēng)辯的問(wèn)題無(wú)關(guān)或?qū)儆诖我蛩?，可把物體看成質(zhì)點(diǎn)解析質(zhì)點(diǎn)是由實(shí)際物體抽象而得到的，只有質(zhì)量，沒有大小，不占據(jù)空間，是一個(gè)抱負(fù)化模型，實(shí)際上并不存在，A對(duì)；體積很小的物體不肯定都能看成質(zhì)點(diǎn)，體積較大的物體有時(shí)也能看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)；當(dāng)物體的外形、大小與所爭(zhēng)辯的問(wèn)題無(wú)關(guān)或?qū)儆诖我蛩貢r(shí)，可忽視其外形、大小，物體可看成質(zhì)點(diǎn)，C錯(cuò)，D對(duì)．答案AD參考系的選取圖1133．在電視連續(xù)劇《西游記》中，經(jīng)常有孫悟空“騰云駕霧”的鏡頭，這通常是接受“背景拍攝法”：讓“孫悟空”站在平臺(tái)上，做著飛行的動(dòng)作，在他的背后呈現(xiàn)出藍(lán)天和急速飄動(dòng)的白云，同時(shí)加上煙霧效果；攝影師把人物動(dòng)作和飄動(dòng)的白云及下面的煙霧等一起攝入鏡頭，如圖113所示．放映時(shí)，觀眾就感覺到“孫悟空”在“騰云駕霧”．這時(shí)，觀眾所選的參考系是()A．“孫悟空”B．平臺(tái)C．飄動(dòng)的白云D．煙霧解析觀眾感覺到“孫悟空”在“騰云駕霧”，即認(rèn)為“孫悟空”是運(yùn)動(dòng)的，“白云”是靜止的．答案C坐標(biāo)系的建立4．2021年吳橋雜技節(jié)上，一名雜技演員將手中的球從高出地面3m的位置豎直向上拋出，它上升5m后回落，最終到達(dá)地面，如圖114所示，分別以地面和拋出點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，方向均以向上為正，填寫以下表格：圖114解析本題中的物體沿直線運(yùn)動(dòng)，可以在該直線上建立直線坐標(biāo)系，來(lái)定量描述物體的位置．若以地面為原點(diǎn)，則動(dòng)身點(diǎn)、最高點(diǎn)、落地點(diǎn)的坐標(biāo)分別為x1＝3m，x2＝8m，x0＝0；若以拋出點(diǎn)為原點(diǎn)，則x1′＝0，x2′＝5m，x0′＝－3m.答案3m8m005m－3m(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)質(zhì)點(diǎn)概念的理解1．香港紅磡體育館是香港的綜合室內(nèi)多用途表演場(chǎng)館，位于九龍油尖旺區(qū)紅磡暢運(yùn)道9號(hào)、港鐵紅磡站平臺(tái)上，是眾多明星開演唱會(huì)的重要場(chǎng)地．下列說(shuō)法正確的是()A．觀看蔡依林的鋼管舞時(shí)，可把蔡依林看做質(zhì)點(diǎn)B．傾聽張惠妹美麗?的歌聲時(shí)，可把張惠妹看做質(zhì)點(diǎn)C．觀賞“鳥叔”的江南Style表演時(shí)，可把“鳥叔”看做質(zhì)點(diǎn)D．爭(zhēng)辯羅志祥的舞蹈動(dòng)作時(shí)，可把羅志祥看做質(zhì)點(diǎn)解析觀看鋼管舞、“鳥叔”的表演和羅志祥的舞蹈，都要看肢體動(dòng)作，所以不能看做質(zhì)點(diǎn)；而傾聽張惠妹的歌聲時(shí)，可以將其看做質(zhì)點(diǎn)．答案B2．下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的概念正確的是()A．只有質(zhì)量很小的物體才可以看成質(zhì)點(diǎn)B．只要物體運(yùn)動(dòng)得不是很快，就肯定可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)C．質(zhì)點(diǎn)是把物體抽象成有質(zhì)量而沒有大小的點(diǎn)D．旋轉(zhuǎn)的物體，確定不能看成質(zhì)點(diǎn)解析物體的質(zhì)量、大小、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不是推斷物體能否被看成質(zhì)點(diǎn)的依據(jù)，物體的外形、大小是否對(duì)所爭(zhēng)辯的問(wèn)題起主要作用，是推斷能否把物體看成質(zhì)點(diǎn)的唯一依據(jù)，A、B、D錯(cuò)，質(zhì)點(diǎn)是抽象的抱負(fù)化模型，有質(zhì)量，沒有大小，不占據(jù)空間，C對(duì)．答案C3．下列有關(guān)質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中，正確的是()A．爭(zhēng)辯嫦娥三號(hào)圍繞月球運(yùn)動(dòng)的軌跡時(shí)，嫦娥三號(hào)可看做質(zhì)點(diǎn)B．爭(zhēng)辯4×100m接力賽運(yùn)動(dòng)員交接棒的過(guò)程時(shí)，可以將運(yùn)動(dòng)員可看做質(zhì)點(diǎn)C．用GPS定位系統(tǒng)確定正在月球上考察的“玉兔號(hào)”月球車的位置時(shí)，月球車可看做質(zhì)點(diǎn)D．爭(zhēng)辯子彈穿過(guò)一張薄紙所需的時(shí)間時(shí)，可以把子彈看做質(zhì)點(diǎn)解析嫦娥三號(hào)的大小與軌道的半徑相比可忽視，故能看做質(zhì)點(diǎn)，A對(duì)；若把運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn)，無(wú)法爭(zhēng)辯其交接棒時(shí)的動(dòng)作，故B錯(cuò)；在確定月球車的位置時(shí)，月球車的大小、外形對(duì)爭(zhēng)辯問(wèn)題沒有影響，可看做質(zhì)點(diǎn)，故C對(duì)；爭(zhēng)辯子彈穿過(guò)一張紙的時(shí)間時(shí)，子彈的長(zhǎng)度比紙的厚度大很多，不能忽視其長(zhǎng)度，所以不能看做質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)．答案AC題組二參考系的選取4．有一個(gè)“形影不離”的成語(yǔ)，意思是人的身體和影子分不開，形容關(guān)系親密，經(jīng)常在一起．在晴天的早上，某同學(xué)在操場(chǎng)上自南向北跑步，下列說(shuō)法正確的是()A．以地面為參考系，影子是靜止的B．以地面為參考系，影子是運(yùn)動(dòng)的C．以人為參考系，影子是靜止的D．以人為參考系，影子是運(yùn)動(dòng)的解析人的身體和影子的相對(duì)位置不變，兩者相對(duì)靜止；該同學(xué)在操場(chǎng)上跑步時(shí)，相對(duì)地面該同學(xué)的位置發(fā)生了變化，所以同學(xué)的影子是運(yùn)動(dòng)的．答案BC5．小說(shuō)《鏡花緣》第七十九回中，寶云問(wèn)奶公：“家鄉(xiāng)有什么趣聞？”，奶公說(shuō)：“前幾天刮了一陣大風(fēng)，把咱們家的一口井突然吹到墻外去了…….”你認(rèn)為，對(duì)“井在運(yùn)動(dòng)”的參考系推斷正確的是()A．井B．奶公C．墻D．風(fēng)解析井相對(duì)地面是不動(dòng)的，“井突然被吹到墻外”是由于墻被風(fēng)吹倒了，所以“井在運(yùn)動(dòng)”是相對(duì)于墻，是以墻為參考系的．答案C6．兩列火車平行地停在一站臺(tái)上，過(guò)了一會(huì)兒，甲車內(nèi)的乘客發(fā)覺窗外樹木在向西移動(dòng)，乙車內(nèi)的乘客發(fā)覺甲車仍沒有動(dòng)，若以地面為參考系，上述事實(shí)說(shuō)明()A．甲車向東運(yùn)動(dòng)，乙車不動(dòng)B．乙車向東運(yùn)動(dòng)，甲車不動(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向東運(yùn)動(dòng)解析甲車內(nèi)的乘客發(fā)覺窗外樹木在向西移動(dòng)，說(shuō)明甲車在向東運(yùn)動(dòng)，乙車內(nèi)的乘客發(fā)覺甲車仍沒有動(dòng)，說(shuō)明乙車相對(duì)甲車靜止，由于甲車相對(duì)地面對(duì)東運(yùn)動(dòng)，所以乙車相對(duì)地面也向東運(yùn)動(dòng)，且與甲車速度相同，故D正確．答案D7．地面的觀看者看雨滴是豎直下落的，坐在勻速行駛的列車車廂中的乘客看雨滴是()A．水平向前運(yùn)動(dòng)B．水平向后運(yùn)動(dòng)C．傾斜落向前下方D．傾斜落向后下方解析乘客是以列車為參考系看雨滴運(yùn)動(dòng)的，雨滴在下落的同時(shí)還相對(duì)列車向后運(yùn)動(dòng)，故乘客看到的雨滴是傾斜落向后下方，D正確．答案D圖1158．如圖115所示是體育攝影中“追拍法”的成功之作，攝影師眼中清楚的運(yùn)動(dòng)員是靜止的，而模糊的背景是運(yùn)動(dòng)的，攝影師用自己的方式表達(dá)了運(yùn)動(dòng)的美．?dāng)z影師選擇的參考系是()A．大地B．太陽(yáng)C．運(yùn)動(dòng)員D．地面上的景物解析由于運(yùn)動(dòng)員和攝影師以相同的速度運(yùn)動(dòng)，以運(yùn)動(dòng)員作為參考系，攝影師是靜止的，故運(yùn)動(dòng)員的圖片是清楚的，但由于背景相對(duì)于運(yùn)動(dòng)員是運(yùn)動(dòng)的，所以背景相對(duì)于攝像機(jī)是運(yùn)動(dòng)的，故拍攝的背景是模糊的．在“追拍法”中攝影師選擇的參考系是運(yùn)動(dòng)員，故C正確．答案C9．宋代詩(shī)人陳與義乘著小船在風(fēng)和日麗的春日出游曾寫下一首詩(shī)，其中的兩句是“臥看漫天云不動(dòng)，不知云與我俱東”，表達(dá)了他對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)性的理解．詩(shī)中這兩句涉及的參考系分別是()圖116A．岸和船B．船和岸C．都是岸D．都是船解析“臥看漫天云不動(dòng)”是以船為參考系的，“不知云與我俱東”是以岸為參考系的，故B正確．答案B題組三坐標(biāo)系的建立10．關(guān)于坐標(biāo)系，下列說(shuō)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變化B．坐標(biāo)系與參考系都是為了爭(zhēng)辯物體的運(yùn)動(dòng)而引入的C．物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)必需建立平面直角坐標(biāo)系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)系才能確定其位置解析坐標(biāo)系是建立在參考系上用來(lái)定量描述物體的位置及位置變化的，A、B正確；描述做直線運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)需要建立一維直線坐標(biāo)系，做平面曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)需建立平面直角坐標(biāo)系，C錯(cuò)誤，D正確．答案ABD11．一只皮球從5m高處由靜止落下，被地面彈回，在距地面1.5m處被小明接?。話伋鳇c(diǎn)正下方距地面2m處為坐標(biāo)原點(diǎn)，向上為正方向建立坐標(biāo)軸．則皮球拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、被接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是()A．5m、－2m、0.5mB．3m、－2m、－0.5mC．－3m、－2m、0.5mD．5m、2m、－0.5m解析以2m處