质点参考系和坐标系（学生版）

1、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

2、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

3、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，

4、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

5、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111(3)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

6、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

7、、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/m054171(1)请在图112中的x轴上标出质点在各时刻的位置。图112(2)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4 s末质点离开坐标原点最远，有7 m.答案(1)见解析图(2

8、)4 s末7 m(1)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. 随堂练习：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。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

9、 D、江岸、江岸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5、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6、关于坐标系，下列说法正确的是() A、建立坐标

10、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7、一个小球从距地面4 m高处竖直向下抛出，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方2 m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() A、2 m，2 m，1 m B、2 m,2 m,1 mC、4 m,0 m,1 m D、2 m,0 m，1 m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

11、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

12、行驶，以乙车为参考系，甲车往西行驶拓展探究上例中，若甲、乙两车都向南行驶，甲车的速度为10 m/s，乙车的速度为5 m/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？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

13、表示？其含义是什么？拓展探究若某同学在操场上从A点开始先向南走了15 m到B点，接着又向东走了20 m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。随堂练习：1.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2、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3、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

14、、地面 D、观察者4、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5、2008年的奥运圣火经珠穆朗玛峰传至北京，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6、如图所示，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

15、降，那么，从地面上看甲、乙、丙的运动可能是( )A、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_。8、天安门广场上的国旗杆临长安街而立，长安街为东西走向，一辆轿车沿长安街自西向东行驶，开始时距离国旗杆1 000 m，1 min后，距离国旗杆400 m,2 min后

16、距离国旗杆600 m。若坐标原点定在国旗杆的位置，以自西向东方向为正方向建立坐标轴，则开始时，轿车的位置坐标为_，1 min后位置坐标为_。在研究轿车运动的过程中，将车视为了_。9、第一次世界大战期间，一飞行员驾机飞行时，发现座舱外有一黑色的小物体，他伸手抓过来一看，竟是一颗子弹头！飞行员为何没被子弹击伤？如果飞行员站在地面上，他还敢抓飞行中的子弹吗？10、如图所示，某人从学校的门口A处开始散步，先向南走了50 m到达B处，再向东走了100 m到达C处，最后又向北走了150 m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？【课后作业】：A级1关于质点的概念,下面叙述正确的是 （ ）A、任何细小的

17、物体都可以看作质点。 B、任何静止的物体都可以看作质点。C、在研究某一问题是，一个物体可以视为质点，那么在研究另一个问题时，该物体也一定可视为质点。D、一个物体可否视为质点，要看所研究问题的具体情况而定。B级2关于质点，下列说法中正确的是（ ）A、只有体积很小的物体才能看作质点 B、研究旋转效应的足球，可把足球看作质点C、在太空中进行飞船对接的宇航员观察该飞船，可把飞船看作质点D、从地球上的控制中心跟踪观察在太空中飞行的宇宙飞船，可把飞船看作质点B级 3下列情形中的物体可以看作质点的是 （ ） A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中 B.一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上 C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中 D花样滑冰运动员在比赛中 A级 4关于参考系的选取,以下说法正确的是（ ）A、研究物体的运动，必须选定参考系B、描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的C、实际选取参考系时，应本着便于观测和使对运动的描述尽可能简单的原则来进行，如在研究地面上的运动时，常取地面或相对于地面静止的其他物体做参考系D、参考系必须选取地面或相对于地面不