高中物理1.1第一章 运动的描述一、质点、参考系和坐标系学案新人教版必修1

第一章第一章 运动的描述一 质点 参考系和坐标系运动的描述一 质点 参考系和坐标系 要点导学 要点导学 本章章首语中有一句最核心的话 物体的空间位置随时间的变化 称为 机械运动 即 机械运动 以后往往简称为运动 的定义 质点 就是其中 物体 的一种最简单模型 而 参考系 坐标系 是确定位置及其变化的工具 质点质点 在某些情况下 在研究物体的运动时 不考虑其形状和大小 把物体看成是一个具有质量的点 这样的物体模型称为 质点 需要注意的是 质点 是一种为了研究方便而引入的 理想模型 是一 种最简单的模型 以后还会遇到刚体模型 弹性体模型 理想流体模型 理想 气体模型等等 既然是模型 就不可能在任何情况下都能够代替真实的物 体 因此 要通过教材 例题及习题 知道什么情况下可以用质点模型 要逐 渐积累知识 而不必一开始就去死记硬背 参考系参考系 为了研究物体的运动 被选来作为对照 参考 的其他物体 称为 参考系 以前的中学物理教科书上称为 参照物 也很直观易懂 研究物体运动时需要参考系的意义在于 有了参考系 才能确定物体的 位置 选定了参考系后 才能知道和研究物体的运动 试设想 在茫茫的大 海里 水天一色 如果没有太阳或星辰作参考 水手根本无法确定自己船舰的 位置和向什么方向运动 参考系选得不同 则对同一个物体的运动作出的结 论也不同 见课本和后面例题 通常在研究地面上物体的运动时 如果不声明参考系 则默认以地面为参 考系 坐标系坐标系 为了定量研究运动 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 如果物体沿直线运动 可以在这条直线上规定原点 正方向和单位长度 即以这条直线为坐标轴 x 轴 这样物体的位置就可以用一个坐标值 x 来 确定 如果物体在一个平面内运动 则需要建立平面坐标系 用两个坐标值 x y 来确定物体的位置 范例精析 范例精析 例例 1 在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间 通常只须精确到 分 能不能把火车看成质点 在研究整列火车经过一个隧道的时间 通常精确 到 秒 能不能把火车看成质点 由此你得出什么看法 解析 解析 前者可以 后者不可以 前者由于火车的大小 长度 带来的确定时间 方面的误差比较小 可以忽略不计 而后者却必须考虑火车的长度 由此可见 能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关 拓展拓展 当然 以 误差大小 来决定是否能够应用 质点模型 只是一个方面 更 多的情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因 例如 在研究地球 自转 杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时 就不能把地球 杠杆看成质点 很小的物体也不一定就能看成是质点 例如 在研究原子的结构时 原子尽管 很小 也不能看成是质点 对于常见的物体的复杂运动 既有整体的移动 又有绕物体上某点的转 动 比如快速打出去的一个弧圈球 在研究它能否过网时 我们可以暂时不考 虑其转动 即先把它当作质点 研究其球心运动轨迹 这种把复杂运动分解成 几个简单运动 逐个击破 研究的方法是很有效的 例例 2 敦煌曲子词中有一首 满眼风光多闪烁 看山恰似走来迎 仔细看山山不 动 是船行 请用物理学知识解释 山走来 和 山不动 是船行 你由此又得 到什么看法 解析 解析 作者得出 山走来 是以自己 即船 作为参考系 得出 山不动 是船行 则是以大地为参考系 可见参考系不同 对于物体运动的结论是不同的 拓展拓展 其实 对于不同的参考系 非但得出某物体是运动还是静止的结论可能 会不同 其他一些结论 例如运动的方向 速度有多大 是直线运动还是曲线 运动等 也会不同 前者见例 3 后者见教科书 P12 例例 3 A B 两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶 若以地球为参考系 A 速度为 6m s B 速度为 10m s 若以 A 为参考系 B 的速度多大 方向如 何 若以 B 为参考系 A 的速度多大 方向如何 以 A 或 B 为参考系 地面的运动情况如何 解析 解析 B 的速度大小为 4m s 10m s 4m s 方向向东 A 的速度大小也为 4m s 10m s 4m s 方向向西 也可以说成 A 的速度为 4m s 方向向西 以 A 为参考系 地面的运动速度向西 大小 6m s 以 B 为参考系 地 面的运动速度也是向西 大小 10m s 拓展拓展 我们看到 参考系选择不同 结论也不同 为了避免每次都要说明参考 系 一般约定 研究地面上物体的运动 如果不指明参考系 就默认地面为参 考系 在例 3 中 我们已经不加推导的利用了不同参考系的 速度变换关系式 它很 直观 但以后我们会知道 在高速运动时 速度接近光速 它不成 立 能力训练 能力训练 1 在描述一个物体的运动时 选来作为 的另一个物体叫做参考系 电影 闪闪的红星 中有歌词 小小竹排江中游 巍巍群山两岸走 描述竹排 的运动是以 为参考系的 描述群山的运动是以 为参考系的 参考 地面 竹排 2 一个皮球从 2m 高处落下 与地面相碰后反弹跳起 0 5m 则此过程中皮 球通过的路程为 m 位移为 m 该球经过与地面多次碰撞后 最终 停在地面上 则在整个运动过程中 皮球的位移是 m 2 5 1 5 2 3 下列说法中指时刻的有 A 学校每天上午 8 点整开始上课 B 学校每节课 40min C 某次测验时间是 100min 钟 D 考试 9 40 结束 4 下列说法中 正确的是 A 质点一定是体积极小的物体 B 当研究一列火车全部通过桥所需的时间时 可以把火车视为质点 C 研究自行车的运动时 因为车轮在转动 所以无论研究哪方面问题 自行车都不能视为质点 D 地球虽大 且有自转 但有时仍可被视为质点 5 下列关于位移和路程的说法 正确的是 A 位移是矢量 路程是标量 但位移的大小和路程总是相等 B 位移描述直线运动 路程描述曲线运动 C 位移仅取决于始末位置 而路程取决于实际运动路线 D 在某一运动过程中 物体经过的路程总大于或等于物体位移的大小 6 某人坐在甲船中 他看到乙船在运动 那么相对河岸两船的运动情况不 可能是 A 甲船不动 乙船在运动 B 甲船运动 乙船不动 C 甲 乙两船都在运动 D 甲 乙两船运动方向一样 且运动 快慢相同 7 下列情况中的运动物体 一定不能被看成质点的是 A 研究绕地球飞行的航天飞机 B 研究飞行中直升飞机上的螺旋桨 C 研究从北京开往上海的一列火车 D 研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱 8 美国发射的哈勃望远镜在宇宙空间绕着地球沿一定轨道高速飞行 因出 现机械故障 用航天飞机将宇航员送上轨道对哈勃望远镜进行维修 以 作参照系 宇航员相对静止时就可以实行维修工作 以 作参照系时 宇航员是在做高速运动 哈勃望远镜 地球 9 一质点在 x 轴上运动 各