2高中物理必修1第一章习题

学案1质点参考系和坐标系[学习目标定位]1.理解什么是质点，知道质点是一种理想化的物理模型.2.能说出把物体看做质点的条件.3.知道参考系，知道对物体运动的描述具有相对性.4.知道坐标系和坐标系的种类．一、物体和质点1．质点：在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化成一个有质量的物质点，这样的点称为质点．2．把物体看做质点的条件如果忽略物体的大小和形状等因素，不影响问题的研究时，就可以把物体看做是质点．二、参考系1．参考系：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化．这种用来做参考的物体称为参考系．2．参考系对观察结果的影响：同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果会有所不同．三、坐标系1．建立目的：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．直线坐标系：当物体做直线运动时，往往以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系.一、质点[问题设计]北京时间8月12日，2013年田径世锦赛男子100米飞人大战，牙买加选手博尔特在大雨和逆风的不利天气条件下，以9秒77逆转摘金．博尔特身上各部分(头、手臂、腿、脚等)运动情况相同吗？在研究博尔特百米决赛所用时间时，能否忽略他的大小和形状，把他看成一个“点”呢？答案不相同；能．[要点提炼]1．质点的特点(1)质点是用来代替物体的有质量的物质点，它忽略了物体的大小和形状等次要因素，而突出了物体具有质量这个主要因素．它与几何中的“点”有本质区别．(2)质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上不存在(填“存在”或“不存在”)．2．物体可以看成质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时．[延伸思考]是不是很大的物体一定不能看做质点，而很小的物体一定可以看做质点？请举例说明．答案不是．研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点，而研究乒乓球的发球(如旋转问题)时不能把乒乓球看做质点．二、参考系[问题设计]天宫一号空间站绕地球飞行时，以地球为参考系，坐在其中的宇航员如何运动？以空间站为参考系呢？答案以地球为参考系，宇航员在绕地球做近似圆周运动．以空间站为参考系，宇航员处于静止状态．[要点提炼]1．参考系的选取原则：参考系的选取可以是任意的．在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．如果题目不做特殊说明，都是选地面为参考系．2．参考系对观察结果的影响(1)对一个物体运动情况的描述，取决于所选的参考系，选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也不同．(2)相对静止：如果一个物体相对参考系位置不变，我们就说这两个物体是相对静止的．平时人们所说的静止的物体，都是指相对静止，绝对静止是没有的．三、坐标系[问题设计]描述下列三种运动需要建立怎样的坐标系呢？(1)描述百米运动员在运动中的位置．(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置．(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置．答案(1)以起点为坐标原点，建立一维直线坐标系；(2)以滑冰场中心为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立二维平面直角坐标系；(3)确定一点(如机场所在位置)为坐标原点，建立三维空间直角坐标系．[要点提炼]1．要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系，这个坐标系上包括原点、正方向和单位长度．2．研究质点的直线运动时，一般建立一维直线坐标系，坐标轴上的一个坐标点对应质点的一个位置．3．直线坐标系中坐标值的含义(1)坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上．(2)坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离．一、对质点的理解例1分析研究下列物体的运动时，研究对象能看做质点的是()A．研究“嫦娥三号”“奔月”的过程B．研究奥运冠军邓琳琳在平衡木上的动作C．研究从斜面上滑下的木块的滑行时间D．研究运动员发出的弧旋乒乓球的旋转情况解析研究“嫦娥三号”“奔月”的过程，其形状、大小可以忽略不计，可以把它看成质点．对邓琳琳在平衡木上的动作进行技术分析，不能把她看做质点．从斜面上滑下的木块，其各部分的运动情况都相同，故可把木块看做质点．弧旋乒乓球在转动，其各点的运动情况不同，研究其旋转情况时不能把它看做质点．答案AC二、参考系与相对运动例2下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是()A．诗句“飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的B．“钱塘江观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮水作为参考系的C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山作为参考系的D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗作为参考系的解析选项A中的研究对象是“水”，故是以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，是以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，是以万重山为参考系，该选项正确；选项D中的研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误．答案C例3观察图1中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是()A．甲、乙两车一定向左运动B．甲、乙两车一定向右运动图1C．甲车可能运动，乙车向右运动D．甲车可能静止，乙车向左运动解析题图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左(相对于地面而言)．甲车上的小旗向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向左吹；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左吹；三是甲车向左运动但速度小于风速，因此风仍能把小旗向左吹．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右吹．故只有选项D正确．答案D三、坐标系的建立及应用例4在60周年国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，以北京长安街为坐标轴，向西为正方向，以长安街中心为坐标原点O，建立一维直线坐标系．一辆彩车最初在原点以东3km处，一段时间后行驶到原点以西2km处．这辆彩车的最初位置和最终位置坐标分别是()A．3km；2kmB．－3km；2kmC．3km；－2kmD．－3km；－2km解析坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负．彩车最初在原点以东且距原点3km处，所以最初位置坐标是－3km，同理，最终位置坐标是2km，故B正确．答案B质点质点概念两要点具有物体的全部质量忽略大小和形状把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计；物体上各点的运动情况完全相同参考系定义说明研究同一个物体的运动，选择的参考系不同，运动情况可能不同研究地面上物体的运动，一般取地面为参考系坐标系可以定量描述物体的位置及位置变化坐标系三要素：原点、正方向、单位长度1.(对质点的理解)在以下情况中可将所研究的物体看成质点的是()A．研究撬棒撬物体时用力大小与支点位置关系B．研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来，即两器分离过程中“玉兔”一连串技术含量极高的“慢动作”C．研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹D．研究旋转的电扇扇叶所受阻力大小的影响因素答案C解析质点是指有质量而不考虑大小和形状的物体，它是我们为了研究问题的方便而引入的一种理想化模型．C情景中物体的大小和形状能忽略，因而可看成质点；支点位置影响撬棒用力大小，撬棒不可以看做质点；研究“嫦娥”、“玉兔”两器分离过程中的技术动作时，不能把“玉兔”看成质点；扇叶所受阻力与扇叶的形状、大小有关，不能看做质点．故选C.2．(参考系与相对运动)如图2所示，质点参考系和坐标系是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方法表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是()A．大地B．太阳图2C．滑板运动员D．步行的人答案C解析摄影师与运动员以相同的速度运动，并且以运动员为参考系拍摄，这样背景上其他物体看起来就是“运动”的，因而模糊不清．3．(坐标系的建立及应用)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答案B解析根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点为落地点，坐标为2m，C点为接住小球的点，坐标为1m，所以选项B正确．