第1讲质点参考系和坐标系

-1-高一物理复习资料第1讲质点参考系和坐标系一、机械运动1．定义：物体相对于其他物体的位置变化,叫做机械运动，简称运动。2．运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。运动是绝对的，静止是相对的。二、物体和质点1．质点：（1）定义：用来代替物体的有质量的点。①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。②质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。（2）物体可以看成质点的条件：物体可看成质点的条件：当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可忽略不计时，物体可以看作质点。这是判断物体能否作为质点的惟一条件。（3）理想化模型：在物理学中，抓住事物的主要特征，忽略次要因素，简化问题，便于研究，从而将实际问题简化为物理模型。这种方法是物理学是经常采用的一种科学研究方法．质点是一个理想化的物理模型，实际上并不存在；不同于几何中的“点”，质点是用来代替物体的有质量的点，具有质量，没有大小、体积、形状；与几何中的“点”有本质的区别．2．实际的物体：除了具有质量外，都有一定的大小和形状。例１：下列关于质点的说法中，正确的是()A．质点就是一个体积很小的球B．只有很小的物体才能视为质点C．质点不是实际存在的物体，只是一种理想化模型D．大的物体不可以视为质点[解析]质点不是实际存在的物体，更不是小球，是实际物体的近似，是一种理想化模型．并不是任何情况下大的物体都不可以视为质点，也不是只有很小的物体才能视为质点，这要看物体的大小和形状对研究的问题是否有影响．[答案]C-2-例２：(2013浙江高一期中)关于质点，下列说法中正确的是()A．很小的物体总可以看成质点，较大的物体有时也能看成质点B．分析香蕉球(旋转的足球)的轨迹弯曲的成因时，可以把足球看成质点C．研究运动员跨栏时的动作时，运动员可以看成质点D．质点是为了突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型[解析]物体看做质点的条件是物体的形状和大小对研究的问题没有影响，与物体大小无关，所以A错误，D正确；研究香蕉球的轨迹弯曲成因，足球各部分的运动情况不同，所以足球不能看做质点，B错误；研究跨栏运动员动作时进行技术分析，不能将运动员看做质点，C错误．[答案]D规律总结：物体看称指点的条件：忽略物体的大小和形状而不影响对物体的研究。物体可视为质点主要是以下三种情形：(1)物体平动时；(2)物体的位移远远大于物体本身的限度时；(3)只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时。同步训练1：(多选题)在下列各运动的物体中，可视为质点的有()A.做高低杠表演的体操运动员B.沿斜槽下滑的木块，研究它沿斜槽下滑的速度C.人造卫星，研究它绕地球的转动D.列车通过南京长江大桥，研究它通过大桥的时间[解析]物体能否被看成质点模型，关键是看物体的形状和大小在研究的问题中所起的作用，是不是达到可以忽略的程度．通过质点模型的建立，要注意学习和体会理想化方法的应用，这是一种科学的方法，在物理学的研究中经常采用理想化模型的方法．[答案]BC同步训练2：第二届夏季青年奥林匹克运动会将于2014年8月在南京举行，届时将在15个体育馆进行26项比赛．在考察下列运动员的比赛成绩时，可将运动员看做质点的是()[解析]马拉松赛跑测量的运动员跑完全程的时间，与运动员的形状和大小无关；跳水、击剑、体操比赛时，要看运动员的肢体动作，所以不能看成质点．[答案]A-3-同步训练3：(多选题)下列关于质点的说法中正确的是()A.质点就是质量很小的物体B.质点就是体积很小的物体C.质点是一种理想化模型，实际上并不存在D.当物体的形状和大小对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体视为质点[答案]CD三、参考系1．定义：宇宙中的一切物体都处在永恒的运动之中，绝对静止的物体是不存在的，因此在描述一个物体的运动时，必须选择另外的一个物体作为标准，这个被选来作为标准的物体叫做参考系。一个物体一旦被选做参考系就必须认为它是静止的。2．参考系的选择：描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。在不说明参考系的情况下，通常应认为是以地面为参考系的。3．对于同一个物体，选取不同的参考系，观察的结果也会不同．例3：人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是_______的。以车厢为参考系，人是_________的。[答案]运动静止例4：(多选题)甲、乙两人坐在同一辆沿水平直公路行驶的汽车上，以下有关的叙述中正确的是()A.以乙为参考系，甲是静止的B.以地面为参考系，甲是运动的C.以汽车为参考系，路边的树是运动的D.以汽车为参考系，路边的树是静止的[解析]描述物体的运动，一定要明确参考系，参考系的选择原则上是任意的，但选不同的参考系，对同一运动的描述可能有很大的差异，在对运动的研究上也有简繁之分．[答案]ABC例5：描述物体的运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法正确的是()A．月亮在云中穿行，参考系是地面B．研究地面上物体的运动只能取地面为参考系C．参考系可以选取除研究对象以外的任何其他物体D．在不同参考系中描述物体的运动，繁简程度会不同[解析]月亮在云中穿行参考系是云，参考系可任意选取，一般选地面，A、B错误，C、D正确．[答案]CD同步训练4：关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（）-4-A.研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物。B.由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物。C.一定要选固定不动的物体为参照物。D.研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物同步训练5：如图所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两艘船上的旗帜分别向右和向左飘，两艘船的运动状态是()A．A船肯定是向左运动的B．A船肯定是静止的C．B船肯定是向右运动的D．B船可能是静止的[解析]从河岸上的旗帜的运动方向，可以判断风向右吹，由此可以判断B船一定向右运动且比风速快；A船可能静止，可也可能向左运动，还有可能向右运动，但是比风速慢．[答案]C同步训练6：以下说法正确的是()A．参考系就是不动的物体B．任何情况下，只有地球才是最理想的参考系C．不选定参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的D．同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果[解析]参考系是假定为不动的物体，实际上也运动，A错．同一物体选择不同的参考系，其运动形式的表述一般不同，选择时以方便、简单为主，不选取参考系，就无法描述物体的位置变化，无法研究其运动，故B错，C、D对．[答案]CD四、坐标系1．物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．2．物体的位置可认为是质点在某时刻所在空间的一点．3．常见坐标系：直线坐标系、平面直角坐标系和三维空间坐标系4．描述物体的直线运动时，可以从这条直线建立坐标轴(x轴)，在直线上规定原点、正方向和标度，建立坐标系．5．建立坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度．例6：质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止．如下图，若AC＝100m，BC＝30m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标系，则出发点A点位置为________，B点的位置为________，C点的位置为________．[解析]建立了坐标系后，物体的位置就是物体在坐标系中的坐标值．建立坐标系应确定正方向和坐标原点．-5-例7：一个小球从距地面4m处落下，到达地面并被弹回，在距地面1m处被接住．以抛出点正下方2m处为坐标原点，向下的方向为正方向，则球的抛出点，落地点，接住点的位置坐标分别为()A.2m、－2m、－1mB.－2m、2m、1mC.4m、0m、1mD.－4m、0m、－1m同步训练7：关于坐标系，下列说法正确的是()A．建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化B．坐标系与参考系都是为了研究物体的运动而引入的C．物体做直线运动时必须建立平面直角坐标系D．物体在平面内做曲线运动，需要用平面直角坐标系才能确定其位置[解析]坐标系是建立在参考系上用来定量描述物体的位置及位置变化的，A、B正确；描述做直线运动的物体时需要建立一维直线坐标系，做平面曲线运动时需建立平面直角坐标系，C错误，D正确．[答案]ABD同步训练8：一只皮球从5m高处由静止落下，被地面弹回，在距地面1.5m处被小明接住．以抛出点正下方距地面2m处为坐标原点，向上为正方向建立坐标轴．则皮球抛出点、落地点、被接住点的位置坐标分别是()A．5m、－2m、0.5mB．3m、－2m、－0.5mC．－3m、－2m、0.5mD．5m、2m、－0.5m[解析]以2m处建立直线坐标系，向上为正方向，抛出点在原点上方，所以坐标为正，接住点和落地点在原点的下方，坐标为负，根据三点与原点的距离可知抛出点坐标为3m，落地点坐标为－2m，接住点坐标为－0.5m；故答案选B.[答案]B第2讲时间和位移一、时刻和时间间隔1．时刻指的是某一瞬时，在时间轴上用一个点来表示。对应的是位置、速度、动量、动能等状态量。2．时间是两个时刻间的间隔，在时间轴上用一段长度来表示。对应的是位移、路程、冲量、功等过程量。第3秒末第4秒初后2秒第3秒第1秒前2秒012345t/s-6-例1：2012年6月16日18时37分24秒，“神舟”九号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空.4分钟后，整流罩分离，10分钟后，船箭分离．历时13天，于6月29日10点03分“神舟”九号返回舱着陆．在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间？哪些指的是时刻？提示：4分钟、10分钟、13天指的是时间；18时37分24秒、10点03分指的是时刻．例2：(多选题)关于时间和时刻，下列说法正确的是()A.电台报时时说：“现在是北京时间8点整”，这里实际上指的是时刻B.物体在3s时在什么位置指的是3s末这一时刻C.物体在第3s内的运动情况，这里指的是时刻初，指的是时刻[解析]时间间隔在时间坐标轴上对应一段线段，表示一个过程，即时间间隔为过程量；时刻在时间坐标轴上对应一个点，即时刻为状态量．例3：关于时间和时刻，下列说法正确的是（）A．物体在5s时就是指物体在5s末时，指的是时刻。B．物体在5s时就是指物体在5s初时，指的是时刻。C．物体在5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s时间。D．物体在第5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s的时间。同步训练1：在五四青年节，某校高一和高二学生组织了一场足球友谊比赛，下列关于比赛的表述中涉及的计时数据指时间的是()A．比赛于2013年5月4日下午2点30分开始B．开场20min时，红队率先进球C．比赛第30min，蓝队换人D．整场比赛共进行了90min同步训练2：下列计时数据指时间间隔的是()A．《爸爸去哪儿》每周六晚8点播出B．“嫦娥”三号于北京时间2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心成功发射C．第六届东亚运动会女子100米自由泳决赛中，中国选手唐奕以54秒66的成绩夺得冠军D．“嫦娥”三号历经13天在月球表面虹湾区实现软着陆解析每周六晚8点、北京时间2013年12月2日1点30分都是指具体某一时刻，A、B错误；自由泳决赛成绩54秒66指的是一段时间间隔，C正确；13天表示一段时间轴上的一段，即时间间隔，D正确．答案CD-7-同步训练3：下列关于时间和时刻的两种说法意义相同的是()A．第2s末和第3s初B．前3s内和第3s内C．第3s末和第2s初D．第1s内和第1s末解析同一时刻在时间轴上对应同一个点，所以仅A正确．答案A二、路程和位移1．路程：质点实际运动轨迹的长度，它只有大小没有方向，是标量。2．位移