高一物理质点参考系和坐标系.

全章综合解说教材分析本章的核心内容是描述运动的基本物理量，首先介绍质点、参考系和坐标系，了解分析物体运动的构建模型和参考系，接着说明时刻和时间间隔、路程和位移的区别和联系，指出矢量和标量的区别．然后主要学习了直线运动的速度和加速度的知识．这样，通过对描述物体运动的基本物理量的理解，完成对物体运动的初步认识．本章内容可划分为两个单元：第一单元(第1～2节)，讲述质点、参考系、时间和位移的概念．第二单元(第3～5节)，讲述速度、加速度的概念及用图象法来定量描述物理量变化的方法．重点难点本章重点：知道质点、位移、路程、速度、加速度等概念；知道平均速度和瞬时速度、速度和速率的区别和联系；知道速度、速度的变化和加速度之间的区别和联系．本章难点：位移的矢量性；平均速度、瞬时速度、速度和速率的区别和联系；速度、速度变化和加速度的区别和联系．学习方法指导本章学习的知识，不仅是下一章研究匀变速直线运动的基础，也是今后力学各章学习的基础．学习本章知识应注意：1．学习本章要抓住两个关键：一个是从物理学的角度明确相关概念引入的必要性，二是从数学的角度理解对运动属性的描述方法，如：速度、加速度概念的引入．2．在学习的过程中，应该注意与生活、技术、社会的联系，采用一些直观、形象的方法来加深对知识点的理解，从而把难度降到最低．3．要领会物理学的科学思维方法，如质点模型的建立(理想化模型)、速度的定义(由平均速度到瞬时速度的过渡采取了极限思想)等，并将学到的科学思维方法应用到今后解决问题的过程中，做到举一反三、触类旁通．第1节质点参考系和坐标系要点一机械运动1．机械运动物体的空间位置随时间的变化，简称机械运动．2．机械运动最基本的两种运动形式(1)平动：物体各部分的运动特点完全相同．(2)转动：物体的各部分绕某一点做圆周运动．实际的运动往往既有平动又有转动，例如：行驶的车的车轮上的各点的运动．要点二物体和质点1．质点定义用来代替物体的有质量的点．2．质点的特点(1)质点是一个忽略物体体积和形状的、不占有空间的点．(2)质点具有所研究物体的全部质量．(3)质点是一个理想化模型．3．关于理想化的“物理模型”的认识(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在．(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”．(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法．4．物体可看做质点的条件(1)当物体上各部分的运动情况都相同时，物体上任何一点的运动情况都能反映物体的运动，物体可看成质点．(2)物体的大小、形状对所研究的问题无影响或可以忽略不计的情况下，可将物体看成质点．(3)物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体视为质点．如汽车在运行时，虽然车轮转动，但我们研究的是车辆整体的运动快慢，这时可将汽车视为质点．有的同学误认为体积小的物体可以看作质点，而体积大的物体则不能看做质点．辨析：物体的形状、大小是否对所研究的问题起主要作用，是我们判断物体能否看成质点的惟一依据，物体的大小不能作为物体能否视为质点的依据．比如地球很大，但研究地球公转时，地球的大小就变成次要因素了，此时，我们完全可以把地球看成质点，而研究地球自转时，就不能把地球看成质点．再比如原子核很小，当研究原子核的构成时，却不能看成质点．要点三参考系1．定义在描述一个物体的运动时，选来作为标准的、假定不动的其他物体叫参考系．2．选取原则以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则．3．对参考系的理解(1)标准性：用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的．(2)任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则．研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系．(3)统一性：在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体的不同阶段的运动时，必须选择同一参考系．(4)差异性：同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同．例如，坐在行驶的车中的乘客，以地面为参考系，乘客是运动的，但如果以车为参考系，则乘客是静止的．1．有的同学误认为研究地面上物体的运动，一定要选择地面或相对地面静止的物体为参考系．辨析：参考系是为描述物体的运动而选定的假定不动的物体．该物体可以是相对地面静止的，也可以是相对地面运动的．例如：要描述在平直公路上汽车的运动，可以选择公路为参考系，也可以选择其他运动的汽车为参考系，只不过观察结果不同．2．有的同学误认为在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动，参考系也可以任意选取．辨析：比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系．例如，随电梯上升的物体和静止在地面上的物体，若一个以电梯为参考系，另一个以地面为参考系，那么它们都是静止的，比较它们的运动情况就没有意义了．要点四建立坐标系的意义及方法1．坐标系的引入为了定量研究物体的运动情况，必须在参考系上建立坐标系，这样才能应用数学工具来研究运动．2．意义有了坐标系，就可以定量地描述某一时刻物体的位置，以及某一段时间内物体位置的变化．3．分类及建立方法(1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立直线坐标系．(2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动，即做二维运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)．(3)三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个坐标确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)．如图所示为三种不同的坐标系，其中：(A)中M点位置坐标为x＝2m；(B)中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；(C)中P点位置坐标为x＝3m，y＝4m，z＝2m.4．原则建立坐标系的原则是使物体的位置的确定更方便、简洁．(1)建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内，还是空间中运动而定．(2)建立坐标系应明确坐标原点、正方向及单位长度，标明坐标单位.2010年广州亚运会设42项比赛项目，是亚运会历史上比赛项目最多的一届，下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是()题型1如何判断一个物体能否被看成质点例1A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时【解析】逐项分析如下故选BD.【答案】BD选项诊断结论A支撑杆从插在地面某点到把运动员送过横杆过程中，不能忽略其长度、形状×B帆船的大小在确定帆船在大海中的位置时可忽略√C跆拳道比赛中运动员的肢体动作是不能忽略的×D忽略铅球的形状、大小不影响所研究的问题√【方法总结】研究物体运动时，物体的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计，是判断物体能否被看成质点的依据．若问题较难确定，可按以下思路分析：(1)确定问题的性质，即题中关注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么．(2)假设物体的形状、大小被忽略，思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响．(3)若不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点．(2013～2014学年北师大燕化附中第一学期期中考试)在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学方法．质点就是这种物理模型之一．下列有关质点的说法正确的是()A．只有体积小的物体才能看成质点B．物体在任何情况下都能看成质点C．研究地球自转的规律时，可以把地球看成质点D．研究地球公转的规律时，可以把地球看成质点变式训练1-1解析：物体是否能看成质点，不以物体的大小为条件，故选项A错误；质点是一种物理模型，只有满足条件的物体才能看成质点，故选项B错误；研究地球自转规律时，地球上不同地方的运动情况一般是不同的，所以地球不能看成质点，选项C错误；研究地球公转的规律时，地球上不同地方由于到太阳的距离不同而产生的差异很小，可以忽略不计，地球可看成质点，选项D正确．答案：D2010年10月12日，第16届广州亚运会火炬点燃仪式启动，亚运火炬“潮流”将在全国多个城市进行传递．观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰，关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)()题型2参考系和相对运动问题例2A．甲、乙两火炬手一定向左运动B．甲、乙两火炬手一定向右运动C．甲火炬手可能运动，乙火炬手向右运动D．甲火炬手可能静止，乙火炬手向左运动【解析】旗向左偏，说明有向左吹的风，由甲的火焰向左偏，无法确定甲的运动状态，甲可能静止，也可能向右运动，还可能向左做小于风速的运动；乙的火焰向右偏，所以乙一定向左运动，且速度大于风的速度．【答案】D【方法总结】描述物体的运动，必须选择参考系．其一般方法为：(1)确定研究对象．(2)根据题意确定参考系，并假定参考系是不动的．(3)分析被研究物体相对于参考系的位置变化情况．(2013～2014学年河北省遵化市高一质检)红色经典电影《闪闪的红星》插曲“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走．”对于歌词里所描述的运动，下列说法中正确的是()A．以河岸为参考系时，竹排是静止的B．以竹排为参考系时，青山是运动的C．以竹排为参考系时，青山是静止的D．以竹排为参考系时，坐在竹排上的人是运动的变式训练2-1解析：以河岸为参考系时，竹排是运动的，选项A错误；以竹排为参考系时，青山是运动的，选项B正确，选项C错误；以竹排为参考系时，坐在竹排上的人是静止的，故选项D错误．答案：B一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、被接住点的位置坐标分别是()A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1m题型3坐标系的应用例3【分析】【解析】据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为地面，坐标为2m，C点为被接住点，坐标为1m．答案为B.【答案】B【方法总结】利用坐标系可以准确描述物体的位置及位置变化，具体方法为：(1)以某一点为原点，规定单位长度及正方向，标明坐标单位．(2)选取一个研究过程，分析质点的初末位置及变化．以某十字路口的交通岗亭为坐标原点，向东为x轴正方向，向南为y轴正方向，画出坐标系描出坐标为(－60m,80m)的建筑物相对交通岗亭的位置，并求该建筑物距岗亭的距离．解析：二维坐标系的坐标值顺序为x坐标、y坐标，故该建筑物的坐标x＝－60m、y＝80m，该建筑物位于交通岗亭西60m、南80m处，即他先向西走60m，再向南走80m即可到该建筑物．由勾股定理可知该建筑物距交通岗亭100m.变式训练3-1答案：见下图100m1.在描述物体的运动情况时，以下关于质点的说法正确的是()A．质量小的物体可视为质点B．体积小的物体可视为质点C．各部分运动状态完全一致的物体可视为质点D．在某些情况下地球也可以看作质点解析：物体视为质点，不是因为质量小，也不是因为体积小，这主要是视研究问题的情况而定的，只要物体各部分运动状态一致，物体就可视为质点；地球在研究其公转时，也可视为质点．答案：CD2．下列关于参考系的描述中，正确的是()A．参考系必须是和地面连在一起的物体B．被研究的物体必须沿与参考系的连线运动C．参考系必须是正在做匀速直线运动的物体，或是相对于地面静止的物体D．参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体解析：参考系是观察者选定的作为标准的另外物体，对这个选定的另外物体在观察者心中是假定不动的，对它没有条件要求．答案：D3．牙买加选手博尔特在柏林田径世界锦标赛上以9.58s的成绩刷新了男子100m世界纪录．以下说法正确的是()A．博尔特在飞奔的100米中，可视为质点B．能否把博尔特看做质点，决定于我们所研究的问题C．无论研究什么问题，都