2019-2020学年高中物理 第一章 1 质点 参考系和坐标系课件 新人教版必修1

第一章运动的描述1质点参考系和坐标系1.理解质点的概念,能明确物体在什么情况下可以看作质点。2.知道参考系的概念。知道选取参考系时,要考虑到使运动的描述尽可能简单。3.知道坐标系的概念。能够用坐标系描述物体的位置以及位置的变化。一二三四一、机械运动物体的空间位置随时间的变化称为机械运动。一二三四二、物体和质点1.实际物体:有一定的大小和形状,并且运动过程中物体上各部分的运动情况一般不同。2.定义:在某些情况下,不考虑物体的大小和形状,把它简化为一个有质量的物质点,称为质点特点:具有物体的质量,没有大小和形状物体看作质点的条件:物体的大小和形状对所研究的问题可以忽略时,可以把物体看作一个质点一二三四如图所示,如果我们要比较花样滑冰运动员的动作优美与否,能否把他们视为质点?提示:一个点不能反映出运动员的动作优美与否,因此不能把运动员看作质点。一二三四三、参考系1.运动与静止的关系:自然界中的一切物体都处于永恒的运动中,即运动是绝对的,静止是相对的,但我们在研究具体物体的运动时,可以说运动是相对的。一二三四2.定义:在描述物体的运动时,被选定作为参考、假定不动的其他物体意义:观察被研究的物体相对于参考系的位置是否随时间变化以及如何变化影响:同一个物体的运动,选取不同的参考系,所得出的结果可能是不同的选取原则:参考系的选取是任意的,应以方便观测和使运动的描述尽可能简单为原则一二三四宋代诗人陈与义乘着小船出游时曾经写了一首诗,如图所示。诗人为什么会有“飞花两岸照船红”和“卧看满天云不动”的感觉?提示:诗人以自己或船为参考系,看到两岸的鲜花向后移动;天上的云彩和船都向东运动,两者相对静止。一二四三四、坐标系1.建立目的:定量描述物体的位置及位置变化。2.坐标系的分类及建立方法:分类建立方法直线坐标系在给定的一条直线上,确定一个正方向,取一个定点为原点,任取一定线段为单位长度,这样就在该直线上建立了直线坐标系(又称数轴)平面直角坐标系在平面内画两条相互垂直的数轴(x轴与y轴)即可构成平面直角坐标系,通常用一对实数表示平面内的点(物体所在的位置)空间三维坐标系对于一个在三维空间运动的物体,需建立三维坐标系来表示物体的位置,在空间用三条相互垂直的数轴(x轴、y轴及z轴)即可构成空间三维坐标系3.坐标系的三要素:原点、单位长度和正方向。一二四三一辆汽车在东西方向的平直公路上行驶,要研究汽车在某个时刻所处的位置和某段时间内的位置变化,我们应该怎么办?提示:通常我们可以选择熟悉的标志作为参考,说明汽车离该标志有多远,在该标志的哪个方向。但这种描述一般是大致的描述。若以某一路口为坐标原点,以向东方向为x轴正方向,建立一个直线坐标系,就可以准确地描述物体所在的位置及位置的变化了。一二一、物体在什么情况下能看作质点1.以下情况物体可被看作质点:(1)平动的物体通常可视为质点。平动就是物体上任意一点的运动与整体的运动状态相同的运动,如水平传送带上的物体随传送带的运动。(2)有转动,但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。如汽车在运行时,虽然车轮转动,但若我们关心的是车辆整体的运动快慢,汽车可看成质点。(3)物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计时,不论物体大小如何,都可将其视为质点。如研究地球绕太阳运行的周期时,虽然地球很大,仍可视为质点。一二2.对质点的三点说明:(1)质点是一种理想化的模型。质点是对实际物体的科学抽象,研究物体运动时,抓住主要因素,忽略次要因素,是对实际物体进行的简化,真正的质点是不存在的。(2)一个物体能否看作质点,并非依据物体自身大小来判断,而是由所研究问题的性质决定的。(3)质点不同于几何点。质点是一种物理模型,是忽略了物体的大小和形状的有质量的点,而几何中的点仅仅表示空间中的某一位置。温馨提示(1)物体的大小并不是判断物体能否看作质点的条件。(2)质点和几何中的点意义不同。一二二、如何理解运动的相对性及如何选择参考系1.运动的相对性。选择不同的参考系来观察、描述同一个物体的运动,结果往往是不同的。如行驶的汽车,若以路旁的树为参考系,车是运动的;若以车中的人为参考系,则车就是静止的。2.参考系的选取是任意的。可以选取高山、树木为参考系,也可以选取运动的车辆为参考系。但在研究问题的过程中,我们通常选取相对地面静止的物体为参考系。3.选择参考系时,应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。例如,从水平匀速飞行的飞机上向地面投放物体,在不考虑空气阻力的情况下,“飞机上的人看到投下的物体是沿什么路线下落的呢?”若以地球为参考系的话,研究起来相对麻烦,此时就应该以飞机为参考系。一二温馨提示当选择相对于地面运动的其他物体作为参考系时,在分析中应作相应的说明,以免造成误会。类型一类型二类型三类型一对质点模型的理解【例题1】(多选)下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是()A.在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面的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掷出后在空中飞行的水平距离时类型一类型二类型三解析:能否把物体看作质点,关键要看忽略物体的大小和形状后,对所研究的问题是否有影响,显然选项A、C中的研究对象的大小和形状忽略后,竿的转动、运动员的动作将无法研究。而选项B、D中的研究对象的大小和形状忽略后,所研究的问题不受影响,故选项B、D中的研究对象可视为质点。答案:BD题后反思(1)实际问题中的物体能否看作质点,并不是由物体的绝对大小决定的,关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素。(2)同一物体,从不同的角度研究它的运动时,能否看作质点的结果可能不同。类型一类型二类型三类型二对参考系的理解【例题2】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)()A.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类型一类型二类型三题后反思物体做何种运动,是相对于参考系而言的,物体是否运动,要看物体相对于参考系的位置是否有变化,参考系一旦选定,物体的运动情况也就确定了。类型一类型二类型三类型三坐标系的理解和应用【例题3】一物体从O点出发,沿东偏北37°的方向运动10m至A点,然后又向正南方向运动10m至B点。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。点拨根据题意建立坐标系,确定原点的位置及坐标系的正方向,再确定研究对象所处的坐标及位置变化的情况即可。本题应建立平面直角坐标系。类型一类型二类型三解析:(1)坐标系如图所示,图线OA→AB为运动轨迹。(2)A点位置:xA=10cos37°m=8m,yA=10sin37°m=6mB点位置:xB=8m,yB=6m-10m=-4m。即A点的坐标为(8m,6m),B点的坐标为(8m,-4m)。答案:见解析题后反思坐标中的“+”“-”表示方位,即“+”表示位于坐标轴的正方向一侧,“-”表示位于坐标轴的负方向一侧。