模式3：物理必修1人教版：精品预习案和导学案-物理：1.1《质点 参考系和坐标系》精品学案

第一章运动的描述第1节质点参考系和坐标系我们坐在飞速行驶的“和谐号”动车组里会看到旁边的树木迅速向后退去，为什么会出现这样的现象呢在群星闪烁的夜晚，有时我们会看到流星划过星空；当“神州七号”飞船升空之后将围绕地球做圆周运动从我们身边一直到宇宙，万物都在运动，我们如何来描述各种物体的运动呢为此，本节就要学习描述运动的一些物理量要点一、对理想化物理模型和质点的理解1理想化模型1“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在2“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”3“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法2质点引入质点的意义质点是一个理想化的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化要点二、对参考系的理解1定义要描述某一个物体的位置及其随时间的变化，首先要选定某个其他物体作为参考，假定这个“其他物体”不动，观察研究对象相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，这个被用来作参考的物体，叫做参考系2引入参考系的意义1有了参考系，才能确定物体的位置2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航向3参考系的选取原则1选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定例如研究火车上物体的运动情况，一般选取火车作为参考系；研究地面上物体的运动时，常选取地面或相对地面静止的物体作为参考系选择地面为参考系时，参考系常可以略去不提，如“汽车运动了”，就不必说成“汽车相对地面运动了”2参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4参考系对运动的影响对于同一个物体的运动，如果选取不同的物体作参考系，所得到的结果可能不同例如有一辆载有乘客的客车，在京福高速公路上由北向南行驶，若以客车为参考系，乘客是静止的；若以路边的树木为参考系，乘客向南运动；若以也向南行驶但比客车运动的快的另外一辆轿车为参考系时，客车及乘客又是向北运动的要点三、建立坐标系的意义和特点1建立坐标系的意义物体做机械运动时，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坐标系的种类及特点1直线坐标系以某一点为原点，规定单位有时是长度，有时是时间，也可能是其他物理量、正方向或变化方向的意义2平面坐标系物体在某一平面内运动时需建立平面坐标系如图111所示在图甲中，A、B、C三点有相同的横坐标，在图乙中，A、B、C三点有相同的纵坐标，由此可以发现如果仅仅确定某点的横坐标或纵坐标，该点的位置并不能惟一确定，如果同时确定某点的横坐标和纵坐标，则该点的位置惟一确定图1113多维坐标系如三维立体空间坐标系物体的运动不在同一平面内时，可以建立多维坐标系3建立坐标系的原则要能方便简洁地确定物体的位置一、对质点的理解例1下列关于质点的说法中，正确的是A质点是一个理想化的模型，实际并不存在B因为质点没有大小，所以与几何中的点没有区别C凡是轻小的物体，都可看作质点D如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于次要因素，就可以把物体看作质点解析质点是一个理想化的物理模型，实际上不存在物体能否看成质点要满足D项的条件，A、D正确；质点是有质量的，它是人们为了研究问题的方便而抽象出来的点，与物体大小没有直接关系，B、C项错答案AD如果物体的大小和形状对所研究的问题不起主要作用，其影响可以忽略不计，就可把它看成质点二、对参考系的理解例2某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩当两辆汽车在平直公路上运动时，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动如果以地面为参考系，那么，根据上述观察到的现象可说明A甲车不动，乙车向东运动B乙车不动，甲车向东运动C甲车向西运动，乙车向东运动D甲、乙两车以相同的速度都向东运动解析正确分析“乙车内一同学看见路旁的树木向西移动”是解决本题的关键树木相对地面本是静止的，由此判断乙车相对地面一定是向东运动“甲车内一同学看见乙车没有运动”则说明甲、乙两车相对静止，速度一定是相同的答案D三、坐标系的应用例3一质点在X轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表T/S012345X/M0541711请在图112中的X轴上标出质点在各时刻的位置图1122哪个时刻离开坐标原点最远有多远解析1以运动路径所在的直线为X轴，标出各时刻质点的位置坐标如下图所示2由图可知第4S末质点离开坐标原点最远，有7M答案1见解析图24S末7M1画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度2位置坐标的意义正负表示方向，数值表示距坐标原点的距离3坐标轴的方向不一定非得在水平方向或竖直方向上，同时不能忽略“”、“”号1下列关于运动的说法中，正确的是A物体的位置没有变化就是不运动B两物体间的距离没有变化，两物体一定都是静止的C自然界中没有不运动的物体，运动是绝对的，静止是相对的D为了研究物体的运动，必须先选择参考系，平常说的运动或静止是相对于地球而言的答案CD解析物体的位置对某一参考系不变但对另一参考系可能变化了，所以物体可能在运动，故A错误；两物体间的距离没有变化，二者可能静止，也可能以相同的速度运动，故B错误；由于参考系的选择是任意的，对于不同的参考系，同一物体可能静止，也可能运动，故C、D正确2歌词“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”所描写的运动的参考系分别是A竹排上的人、江岸B江岸、竹排C竹排上的人、竹排D江岸、江岸答案B解析“小小竹排江中游”是以江岸为参考系；“巍巍青山两岸走”是以竹排为参考系3下列说法中正确的是A被选作参考系的物体是假定不动的B一乘客在车厢内走动的时候，他说车是运动的C研究地面上物体的运动，必须选取地面为参考系D质点运动的轨迹是直线还是曲线，与参考系的选取有关答案A解析宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中，被选作参考系的物体只是被假定不动，所以选项A正确；物体是运动的还是静止的是相对于参考系而言的，在车厢内走动的人，在没有明确参考系之前就说车是运动的是错误的，所以选项B错误；研究物体的运动时，参考系是可以任意选取的，所以选项C错；运动质点通过的路线是质点运动的轨迹，它与观察者以哪一物体作参考系看到的情况无关，所以选项D是错误的4下列情形中，不可以把物体看作质点的是A研究高速旋转的砂轮的运动B研究芭蕾舞演员的动作C研究花样滑冰中的运动员D研究飞行中直升机上的螺旋桨答案ABCD5在研究下列问题时，可以把汽车看作质点的是A研究汽车在行驶时车轮的转动情况B研究人在汽车上的位置C研究汽车在上坡时有无翻车的危险D计算汽车从北京开往大连的时间答案D解析A、B、C三项的物体均需要考虑汽车的形状6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的变化B坐标系都是建立在参考系上的C坐标系的建立与参考系无关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答案ABD7一个小球从距地面4M高处竖直向下抛出，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，向下方向为坐标轴的正方向则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是A2M，2M，1MB2M,2M,1MC4M,0M,1MD2M,0M，1M答案B题型1物体看成质点的条件理解例1在以下哪些情况下可将物体看成质点A研究某学生骑车回校的速度B对某学生骑车姿势进行生理学分析C研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面答案AC解析研究学生的骑车速度或探测器的飞行轨迹时，其大小和形状的影响可忽略不计，故它们可以看成质点；但当研究学生的骑车姿势时，学生的身躯和四肢就构成了研究的对象，故不能把学生看成质点，B错；当火星探测器在火星表面探测时，探测器的动作直接影响探测的效果，所以探测器不能看成质点，故D错能否把一个物体看作质点，并不是由物体的形状和大小来决定的，而是由它的形状和大小对所研究问题的影响程度决定的一般说来，如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的因素时，物体就可看作质点题型二机械运动和参考系例2甲、乙两辆汽车均以相同的速度行驶，下列有关参考系的说法正确的是A如果两辆汽车均向东行驶，若以甲车为参考系，乙车是静止的B如果观察的结果是两辆车均静止，参考系可以是第三辆车C如果以在甲车中一走动的人为参考系，乙车仍是静止的D如甲车突然刹车停下，乙车仍向东行驶，以乙车为参考系，甲车往西行驶答案ABD解析两车的速度相同时，其相对位置不变，以其中任一辆车为参考系，另一辆车一定静止，故A正确；若有第三辆车丙与甲、乙两车同向同速行驶，以丙车为参考系时，甲、乙两车均静止，故B正确；若一人在甲车中走动时，他与乙车的相对位置是变化的，则乙车是运动的，故C错；甲车刹车停下，乙车向东行驶，甲车与乙车间的距离增大，甲车相对乙车向西运动，故D正确拓展探究上例中，若甲、乙两车都向南行驶，甲车的速度为10M/S，乙车的速度为5M/S，那么1若以甲车为参考系，乙车向什么方向运动2若以乙车为参考系，甲车向什么方向运动答案1向北2向南解析由于甲车的车速快，所以甲、乙两车的距离增大，所以乙车相对于甲车向北运动，甲车相对于乙车向南运动1参考系的选取是任意的，但一般在选取参考系时要能方便简洁的描述物体的运动2在无特别说明的情况下，一般取地面或相对地面静止的物体为参考系3同一个运动，选取不同的参考系，对运动的描述可能不同题型3直角坐标系的应用例3为了确定平面上物体的位置，我们建立了平面直角坐标系，如图111所示以O点为坐标原点，沿东西方向为X轴，向东为正；沿南北方向为Y轴，向北为正图中A点的坐标如何表示其含义是什么图111答案A点的横坐标X2M，A点的纵坐标Y3M，坐标值的含义为A点在坐标原点东2M、偏北3M处解析在平面直角坐标系中，要想准确描述某物体的位置，必须找准其横坐标与纵坐标拓展探究若某同学在操场上从A点开始先向南走了15M到B点，接着又向东走了20M到C点，请你建立合适的坐标系描述该同学的位置及位置的变化答案见解析解析建立如下图所示的坐标系设A点为坐标原点，则B点坐标为0,15，C点坐标为20,15XABXBXA0YABYBYA15MXBCXCXB20M020MYBCYCYB15M15M0MXACXCXA20M020MYACYCYA15M015M1某人坐在甲船中看到乙船在运动，那么相对河岸不可能的运动情况是A甲船不动，乙船运动B甲船运动，乙船不动C甲、乙两船都在运动D甲、乙两船以相同速度同向运动答案D解析乙船相对于甲船在运动，故两者不可能以相同的速度同向运动，D选项错误；两船都在运动时，若运动的速度不相同，则两者依然有相对运动，故A、B、C三种说法都可能存在本题的正确答案是D2下列各物体中，能被视为质点的有A停泊在港湾中随风摇摆的小船B满载战机远征伊拉克的“小鹰号”航空母舰C马拉松比赛的运动员D表演精彩动作的芭蕾舞者答案BC3在有云的夜晚，抬头望月，发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”，这时取的参考系是A月亮B云C地面D观察者答案B4地面观察者看雨滴竖直下落时，坐在匀速前进的列车车厢中的乘客看雨滴是A向前运动B向后运动C倾斜落向前下方D倾斜落向后下方答案D解析匀速前进的列车车厢中的乘客以列车为参考系，看雨滴应是落向后下方52008年的奥运圣火经珠穆朗玛峰传至北京，观察图112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图112A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，乙火炬手向左运动答案D6如图113所示，甲、乙、丙3人各乘不同的热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，那么，从地面上看甲、乙、丙的运动可能是图113A甲、乙匀速下降，且V乙V甲，丙停在空中B甲、乙匀速下降，且V乙V甲，丙匀速上升C甲、乙匀速下降，且V乙V甲，丙匀速下降，且V丙V甲，丙匀速下降，且V丙V甲答案ABC解析甲看到楼房匀速上升，则甲相对楼房是向下运动的，以地面为参考系，甲是向下运动的；乙看到甲匀速上升，说明乙相对甲向下运动，以地面为参考系，乙是向下运动的，而且速度比甲大；甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，则丙的情况稍微复杂些，以地面为参考系可能是向下运动，但速度比甲和乙都要小，也可能是静止的，也可能是向上运动的7指出以下所描述的各运动的参考系是什么1太阳从东方升起、西方落下，参考系为_2月亮在云中穿行，参考系为_3车外的树木向后倒退，参考系为_4骑摩托车的人从观后镜中看到身后的一辆汽车驶来，参考系为_答案1地面2云3车4骑车人自己或摩托车8天安门广场上的国旗杆临长安街而立，长安街为东西