高中物理 1.1 质点 参考系和坐标系课件 新人教版必修1.ppt

第一章运动的描述1质点参考系和坐标系 1 机械运动一个物体相对于另一个物体的 变化叫做机械运动 简称 2 位置变化一指两个物体间 大小的变化 二指两个物体间 的变化 位置 运动 距离 方位 3 参照物要描述一个物体是运动的还是静止的 要选定一个 作为参考 这个被选中的 叫参照物 4 运动的相对性描述一物体是运动还是静止 取决于所选的 这就是运动和静止的相对性 标准物体 标准物体 参照物 一 物体和质点1 机械运动物体的 随时间的变化 2 质点某些情况下 忽略物体的 和 突出 物体具有质量 把它简化成 的物质点 3 把物体看成质点的条件物体的 和 可以忽略或物体上任意一点的运动可代替 的运动 空间位置 大小 形状 有质量 大小 形状 整个物体 二 参考系1 运动的绝对性与相对性 1 运动的 性 自然界中一切物体都处于永恒的 中 绝对静止的物体是不存在的 2 运动的 性 描述某一个物体的位置及其随时间的变化 总是 其他物体而言的 绝对 运动 相对 相对于 2 参考系 1 定义 在描述物体的运动时 被选定做参考 假定为 的其他物体 2 选取原则 参考系的选取是 a 唯一的b 任意的 3 参考系对观察结果的影响 选择不同的参考系观察同一个物体的运动 观察结果 不动 b 可能是不同的 三 坐标系1 建立目的定量描述物体的位置及 2 直线运动的描述建立直线坐标系 在直线上规定 正方向和 位置的变化 原点 单位长度 思考辨析 1 判断正误 1 很小的物体一定能看成质点 2 形状规则的物体一定能看成质点 3 做直线运动的物体一定能看成质点 4 自然界中没有绝对静止的物体 5 只能选择静止的物体作为参考系 6 描述直线运动 一般建立直线坐标系 提示 1 很小的物体有时也不能看成质点 例如 研究乒乓球旋转时 乒乓球不能看成质点 2 形状规则的物体有时也不能看成质点 例如 研究 香蕉球 的成因时 形状规则的足球不能看成质点 3 做直线运动的物体有时也不能看成质点 例如 研究火车过桥的时间时 做直线运动的火车不能看成质点 4 自然界中一切物体均处于运动中 绝对静止的物体不存在 5 参考系的选取具有任意性 可以选任意物体作为参考系 6 描述运动时建立何种坐标系由物体的运动特点决定 一般用直线坐标系描述直线运动 2 问题思考 1 宇宙飞船是目前重要的航天载人工具 当宇宙飞船绕地球飞行时 以地球为参考系 坐在宇宙飞船中的宇航员如何运动 以宇航舱为参考系呢 提示 以地球为参考系 宇航员在绕地球做近似圆周的运动 以宇航舱为参考系 宇航员处于静止状态 2 北京时间2012年8月6日 伦敦奥运会上牙买加飞人博尔特在100米决赛中以9 63秒的惊人成绩成功卫冕 为准确描述他在百米跑道上不同时刻的位置和位置变化 应建立怎样的坐标系 提示 以赛道起点为原点 选择博尔特跑动方向为正方向 取一米为单位长度建立直线坐标系 一对质点的理解1 质点的特点 1 质点不同于几何 点 质点是用来代替物体的有质量的点 其特点是具有质量 没有大小 体积 形状 它与几何 点 有本质的区别 2 质点是一种 物理模型 物理模型是在物理研究中 突出问题的主要方面 忽略次要因素而建立的理想化模型 是物理学经常采用的一种科学研究方法 质点就是典型的物理模型之一 物理模型作为一种理想模型 是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象 实际中并不存在 2 物体能否看成质点的判断以下几种情况 物体通常可以看作质点 特别提醒 1 物体能否看作质点不能只看其大小 很小的物体不一定能被看成质点 很大的物体也可能被看成质点 2 对于同一物体 能否将其看成质点要视研究的问题而定 典例1 下列关于质点的说法中 正确的是 a 质点是一个理想化模型 实际上并不存在 所以 引入这个概念没有多大意义b 只有体积很小的物体才能看作质点c 凡轻小的物体 皆可看作质点d 当物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时 即可把物体看作质点 解题探究 1 建立质点这一物理模型的实际意义是什么 提示 质点作为一种物理模型 是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象 是物理学经常采用的一种科学研究方法 2 把物体看成质点的条件是物体的 对于所研究的问题无影响或影响可忽略 形状和大小 标准解答 选d 建立理想化模型是物理中重要的研究方法 对于复杂问题的研究有重大的意义 a错误 一个物体能否看作质点不应只看其大小 体积很小的物体有时可以看成质点 有时不能看成质点 b错误 一个物体能否看作质点不以轻重而论 c错误 物体能否看成质点取决于其大小和形状对所研究的问题是否属于次要因素 若是就可以看成质点 d正确 总结提升 很小的物体不一定能看成质点一个物体能否可以看作质点不是以其大小而论 更不能看其轻重 而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响 若物体的大小和形状对所研究的问题无影响或影响可忽略 该物体可以视为质点 否则就不能视为质点 变式训练 2013 池州高一检测 下列关于质点的说法中正确的是 a 只要是体积很小的球体就可以视为质点b 研究一汽车从淮阴到南京的运动时间时可以将其视为质点c 因为太阳的体积太大了 所以任何情况下都不可以将其视为质点d 质量很大的物体无论在任何情况下都不能看成质点 解析 选b 物体能否被视为质点 不能只看其大小 而是看其大小 形状对所研究的问题的影响是否可以忽略 故a c错 研究汽车从淮阴到南京的时间可以忽略汽车的大小 形状 可以将汽车看成质点 b对 质量很大的物体 当其大小 形状不影响所研究的问题时 可以将其看成质点 d错 二对参考系的理解1 选择参考系的意义要描述一个物体的运动 必须首先选好参考系 只有选定参考系后 才能研究物体做怎样的运动 2 选取参考系的方法研究物体的运动时 参考系是可以任意选取的 但一般根据研究问题的方便来选取 在研究地面上物体的运动时 常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系 3 参考系的四性 1 标准性 被选为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 参考系的选取是任意的 任何物体都可以作为参考系 3 统一性 比较不同物体的运动应选择同一个参考系 4 差异性 对于同一个物体 选择不同的参考系 观察结果一般不同 例如 站在向上运动的观光电梯内的客人 以地面为参考系是运动的 以电梯为参考系是静止的 特别提醒 1 具体的问题分析中 选择合适的物体作为参考系 可使问题的分析变得简单 2 解题过程中 如果选地面作为参考系可以不指明 但选其他物体作为参考系时必须指明 典例2 如图所示 由于风 河岸上的旗帜向右飘 在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘 两条船的运动状态是 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 解题探究 1 河岸上的旗帜向右飘 说明风向哪个方向吹 提示 风吹的方向决定静止的旗帜飘动的方向 2 该问题除了考虑船的运动方向 还需要考虑什么因素 提示 由于运动具有相对性 该问题除了考虑船的运动方向外 还需要考虑船的运动速度与风速的大小关系 标准解答 选c 该题可以按以下思路求解 1 a船运动情况的确定 由题图知a船与河岸的旗帜均向右飘 则相对于风 a船 河岸都具有向左的运动速度 所以a船可能相对河岸静止 也可能以任意速度向左运动 还有可能以相对比风速小的速度向右运动 a b错误 2 b船运动情况的确定 b船中旗帜向左飘 表明b船只能向右运动 且速度大于风速 c对 d错 总结提升 判断参考系的方法对于观察到的运动现象 如何判断观察时所选取的参考系 有两种方法 1 明确观察到的现象中 什么物体是运动的 什么物体是静止的 静止的物体可能就是参考系 2 假设以某物体为参考系 看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致 若一致 该物体可能就是参考系 变式训练 2013 武威高一检测 关于参考系 下列说法正确的是 a 描述一个物体的运动情况时 参考系可以任选b 研究物体的运动时 应先确定参考系c 参考系必须选地面或相对于地面静止不动的其他物体d 实际选取参考系的原则是对运动的描述尽可能简单 解析 选a b d 描述物体的运动时必须先选参考系 b对 参考系的选取是任意的 被选为参考系的物体可以静止 也可以运动 a对 c错 选哪个物体作为参考系 应以问题研究起来方便而定 d对 变式备选 观察图中的烟和小旗 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c 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 选d 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 三三种常见坐标系1 建立坐标系的物理意义借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化 2 三种坐标系的比较 特别提醒 1 建立何种坐标系 由物体的运动特点确定 建立坐标系的原则是能够方便 准确地描述物体的位置及位置变化 2 物体在坐标系中的坐标值是正值还是负值 与正方向的规定和原点的位置有关 典例3 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x 向西为正方向 以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点o 建立一维坐标系 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 这辆彩车最初位置坐标和最终位置坐标分别是 a 3km 2kmb 3km 2kmc 3km 2kmd 3km 2km 解题探究 1 直线坐标系主要包含哪些要素 提示 在直线坐标系上 要明确原点 正方向和单位长度 2 直线坐标系中的坐标值的含义 坐标值的正负 表示 坐标值的绝对值 表示 所在位置在原点的正方向还是负方向 上 所在位置到坐标原点的距离 标准解答 解答本题可按以下流程分析 答案 b 互动探究 如果将坐标原点向东移5km 则这辆彩车的最初位置坐标和最终位置坐标分别是多少 解析 坐标原点向东移5km后 最初位置在原点以西 距离原点2km 位置坐标为2km 最终位置还在原点以西 距离变为7km 位置坐标为7km 答案 2km7km 总结提升 位置坐标的 相对性 和位置变化的 绝对性 1 物体的位置坐标与坐标系原点的选取 坐标轴正方向的规定有关 同一位置 建立某种坐标系时所选的原点不同 或选定的正方向不同 物体的位置坐标不同 2 物体的位置变化与坐标系原点的选取 坐标轴正方向的规定无关 典例 a b两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶 a车的速度为6m s b车的速度为10m s 1 上述对a b车运动情况的描述是以什么为参考系 2 若以a车为参考系 b车的速度多大 方向如何 3 若以b车为参考系 a车的速度多大 方向如何 标准解答 1 题中对a b车运动情况的描述是相对地面而言的 是以地面为参考系 2 以a车为参考系 b车的速度大小为4m s 方向向东 3 以b车为参考系 a车的速度大小也为4m s 方向向西 也可以说成a车的速度为 4m s 方向向西 答案 1 地面 2 4m s向东 3 4m s向西 物体可以看作质点的具体情况质点是对实际物体的科学抽象 是一种理想化的物理模型 实际中并不存在 到底什么情况下物体可以抽象为质点呢 以下两种情况一般可以将物体视为质点 1 当运动物体的大小远小于所研究的范围时 该物体可以看成质点 例如 在研究火车从北京开往上海时 车身长可以忽略不计 火车可以看成质点 但研究火车经过黄河大桥的时间时 因为车身长影响过桥的时间 所以不能把火车看成质点 2 平动的物体一般可以看成质点 转动的物体一般不能看成质点 1 当物体各点的运动情况都相同时 也就是说物体做平动时 物体一般可以作为质点 例如 幼儿园小朋友沿滑梯下滑时 小朋友的各部分运动情况是相同的 这时候就可以把他看成质点 2 当物体绕着中心轴转动时 物体一般都不能作为质点 例如 研究地球绕太阳公转时 可以把地球看成质点 研究地球的自转时 由于各个纬度圈运动情况不一样 就不能把地球看成质点 案例展示 2013 苏州高一检测 下列情况中的运动物体 不能被看成质点的是 a 研究绕地球飞行时航天飞机的轨道b 研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况c 计算从北京开往广州的一列火车的运行时间d 计算在传送带上输送的工件数量 标准解答 选b 研究绕地球飞行时航天飞机的轨道不用考虑航天飞机的大小 形状 可以将航天飞机看成质点 研究直升机的螺旋桨的转动情况需考虑螺旋桨叶片的大小及不同部分的转动情况 此时直升机不能被看作质点 火车长度相对北京离广州的距离可以忽略不计 计算从北京开往广州的运行时间时可以将其视为质点 计算在传送带上输送的工件数量时不用考虑工件的大小 形状 可以将工件看成质点 故选项b符合题意 名师点评 物体与质点的关系 1 质点是忽略了物体的大小 形状 而只考虑物体的质量 并代替物体的抽象点 质点是一种物理模型 实际中不存在 2 一个物体能否视为质点并不是完全绝对的 某物体能否视为质点 不能只看其几何尺寸的大小 而要看物体的形状 大小对所研究的问题有无影响 1 基础理论辨析题 下列说法正确的是 a 质量和体积都很小的物体一定可以看作质点b 万吨货轮非常巨大 不能把它当作质点来处理c 研究乒乓球运动员发出的弧旋球 可以将乒乓球当作质点来处理d 研究物体运动时可以选择任意其他的物体当参考系e 研究物体运动时必须选择地面或相对地面静止的物体当参考系 f 我们说 地球围绕太阳转 是以地球为参考系的g 现实中建立哪种坐标系 应以物体的运动特点而定 解析 选d g 物体能否视为质点 不能只看其几何尺寸的大小 而要看物体的形状 大小对所研究的问题有无影响 a b错 运动员发出的弧旋球高速旋转 转动方向不确定 故研究弧旋球时不能将乒乓球视为质点 c错 参考系的选取具有任意性 任何物体无论它处于何种运动状态都可以被选为参考系 d对 e错 地球围绕太阳转 地球是以太阳为参考系在转动 f错 一般情况下 物体做直线运动要建立一维坐标系 在某平面内做曲线运动要建立二维坐标系 在立体空间做复杂的运动要建立三维坐标系 g对 2 2013 扬州高一检测 质点是一个理想化模型 下列说法中正确的是 a 研究刘翔110m栏比赛的跨栏技术时 其身体可看作质点b 研究月球绕地球的运动轨迹时 月球可看作质点c 研究火车通过隧道所需的时间时 火车可看作质点d 研究 神舟九号 在轨道上的飞行姿态时 神舟九号 可看作质点