第一章第1节　质点　参考系和坐标系

1、第1节质点参考系和坐标系1.理解质点的概念，知道质点是一种理想化模型，并可以判断物体是否可以看做质点(重点)2理解参考系的概念，知道运动具有相对性(难点)3.知道坐标系和坐标系的种类一、物体和质点1质点的定义：忽略物体的形状和大小，把物体简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点2把物体看做质点的条件：物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略3理想化模型：在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，是经常采用的一种科学研究方法质点就是一种理想化模型二、参考系1定义：为了描述物体的运动而假定为不动、用来作参考的物体2参考系的选取(1)参考系的选取是任意的，但选取的参考系不

2、同，结论往往不同，通常选地面为参考系(2)参考系既可以是静止的物体，也可以是运动的物体三、坐标系1建立目的：定量描述物体的位置及位置的变化2坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度3常见的坐标系的种类：直线坐标系、平面坐标系和空间坐标系 判一判(1)很小的物体一定能看成质点()(2)做直线运动的物体一定能看成质点()(3)自然界中没有绝对静止的物体()(4)只能选择静止的物体作为参考系()(5)描述直线运动，一般建立直线坐标系()提示：(1)×(2)×(3)(4)×(5) 做一做宋代诗人陈与义乘船东行，在去襄邑的途中写下了襄邑道中一诗，根据图中诗句回答以下问题：(1

3、)诗中“飞花”的参考系是_；(2)诗中“云不动”的参考系是_；(3)诗中“云与我俱东”的参考系是_提示：(1)两岸(2)船(3)两岸 想一想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“看山恰似走来迎”和“山不动，是船行”你由此得到什么启示？提示：作者得出“看山恰似走来迎”是以自己(或船)为参考系的；得出“山不动，是船行”则是以大地为参考系的可见参考系不同，对于物体运动的描述往往是不同的对质点的理解1质点的特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”有本质的区别质点是一种理想化的物理模型，在现实中

4、是不存在的质点是对实际物体科学的抽象；在研究物体运动时抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似2对质点的理解科学抽象质点是对实际物体的科学抽象，是一种理想化的模型，真正的质点是不存在的可看做质点的条件一个物体能否被看做质点，要看物体的大小、形状在所讨论的问题中是主要因素还是次要因素，若是次要因素，即使物体很大，也能看做质点；相反，若是主要因素，即使物体很小，也不能看做质点质点与几何中的“点”的区别质点是对实际物体进行科学抽象的模型，有质量，只忽略了物体的大小和形状；几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置3.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

5、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 命题视角1对质点概念的理解关于质点，下列说法正确的是()A质点一定是很小的物体B质点是实际存在的有质量的点C质点是研究物体运动时的一种理想化模型D质点就是物体的重心解析质点是研究物体运动时，根据研究的需要忽略物体的大小和形状，而把物体看成一个有质量的点，它是一种理想化模型，实际上是不存在的一个物体能否看成质点，并不在于它的大小，关键在于这个物体在所研究的问题中，它的大

6、小和形状是否可以忽略，如果能够忽略就可视为质点，如果不能忽略就不能视为质点，所以只有选项C正确答案C 命题视角2可看成质点的条件判断第31届夏季奥林匹克运动会于2016年8月在巴西的里约热内卢举行里约热内卢成为奥运史上首个主办奥运会的南美洲城市，同时也是首个主办奥运会的葡萄牙语城市在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是()解析马拉松比赛时，由于路程长，运动员的体积可以忽略，可以将其视为质点，故选项A符合题意；跳水时，评委要关注运动员的动作，所以不能将运动员视为质点，故选项B不符合题意；击剑时评委需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故选项C不符合题意；体操比赛时评委主要根据体

7、操运动员的肢体动作进行评分，所以不能将其视为质点，故选项D不符合题意答案A质点概念判断的误区(1)关键词错误，“在一定条件下物体可以看做质点”而不是“物体是质点”(2)“质点”不同于几何中的“点”，质点有物体的全部质量而几何中的点没有质量(3)不能说“平动的物体一定能看做质点，转动的物体一定不能看做质点”，关键还是看研究的问题中物体的大小和形状是否可以忽略不计平动的物体有时也不能看做质点，转动的物体有时也能看做质点 【通关练习】1下列关于质点的说法，正确的是()A原子很小，可以看做质点B研究和观察日食时，可把太阳看做质点C研究“神舟十一号”飞船与“天宫二号”飞行器对接时，可将“神舟十一号”飞船

8、看做质点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，可以把飞船看做质点解析：选D.物体能否看做质点不是根据物体的大小来判断的，原子很小，但是研究原子内部结构时，原子不能看做质点，选项A错误；研究日食时，不能忽略太阳的大小，所以不能看做质点，选项B错误；“神舟十一号”与“天宫二号”对接时，需要研究局部位置关系，所以不能看做质点，选项C错误；研究太空中飞船的运动时，飞船的大小可以忽略，可以看做质点，选项D正确. 22016年2月19日，在多哈举行的亚洲室内田径锦标赛撑竿跳高中，我国选手李玲以4米70的成绩获得第一，并刷新了由她自己保持的亚洲室内纪录和亚洲记录如图表示撑竿跳高运动的几个阶段：

9、助跑、撑竿起跳、越横竿讨论并回答下列问题，体会质点模型的建立过程(1)教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？(2)分析运动员的助跑速度时，能否将运动员看成质点？(3)测量运动员所跳高度(判定运动员是否打破世界纪录)时，能否将运动员看成质点？解析：(1)不能，纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)(2)能，分析运动员的助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)(3)能，理由同上一问答案：(1)不能(2)能(3)能对参考系的理解和应用1选取参考系的作用描述物体是否运动首先要选择一个参考系，以此为标准来衡量物体是运动还是静止的，参

10、考系一旦确定，对物体运动的描述也是唯一确定的一个物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的解答物理问题时若能巧妙地选择参考系，则可使解题过程大为简化2选择参考系的原则(1)理论上讲，参考系的选取是任意的(2)选取参考系以描述运动尽可能简单为原则，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系(3)在解题过程中，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3参考系的四性(1)标准性：选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准(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或同一个物体在不同阶段的运动应选择同一个参考系(4)差异

11、性：对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果一般不同 命题视角1由运动判断选取的参考系如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美请问摄影师选择的参考系是()A大地B太阳C滑板运动员D步行的人思路点拨 一般选取地面为参考系，但参考系可以是静止的物体，也可以是运动的物体解析由于运动员和摄影师以相同的速度运动，故以运动员作为参考系，摄影师是静止的，故运动员的图片是清晰的，但由于背景相对于运动员是运动的，所以背景相对于摄像机是运动的，所以拍摄的背景是模糊的故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是运动员，故选项C正确答案

12、C 命题视角2由参考系判断物体的运动火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节在某次运动会火炬传递中，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图所示关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法中正确的是()A甲、乙两火炬手一定都在向右运动B甲、乙两火炬手一定都在向左运动C甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动D甲火炬手可能停止了运动，乙火炬手一定向左运动思路点拨 解决本题的关键是正确判定风的方向，选择恰当的参考系，从而正确判断两火炬手的运动情况解析根据旗帜的飘动情况可知风向左吹甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘，由于旗杆是静止的，所以甲火炬手可能相对于地面静止，也可能向右运动，

13、还可能向左运动，但此时的运动速度比风速小；乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘，表明乙火炬手一定向左运动，且运动速度比风速大，选项D正确答案D 命题视角3巧选参考系相对运动法某人在河中划船逆流航行，经过A地时草帽落入水中，半小时后他才发觉，此时船已行至B点，于是他立即调转船头追赶，在A点下游5.4 km处的C点追上，该船相对水流的速率v1不变，求水流速率v2.思路点拨 以水为参考系，化水动为水静，这样船在水中往返如同人在直线上往返一样，大大简化了解题过程解析该题如果取地面为参考系，运动过程复杂，易造成思维混乱而出错这时我们不妨逆向思维，把流动的水看做是静止的，并取水为参考系，则船相对于水和水中的草帽

14、将以速率v1先背离运动半小时后，立即返回到追上草帽时也只需半小时，所以从草帽落水到追上草帽共历时1小时，即水流速率为v2 m/s1.5 m/s.答案1.5 m/s1判断参考系的两种方法(1)静物法：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)假设法：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2选取参考系的方法相对运动法：研究运动学问题必须选取参考系，而参考系选取原则上是任意的，但是一般情况下，选取地面或相对地面静止的物体为参考系在研究有相对运动的两个以上物体的运动时，如果巧妙地选取其中一个物体作为参考系，

15、那将会大大简化解题过程，从而达到化难为易、事半功倍的效果 【通关练习】1下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是()A诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的B“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”是以“潮水”为参考系的C“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的D升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的解析：选C.选项A中的研究对象是“水”，流下三千尺，故是以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，扑面而来，是以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，已过“万重山”，是以“万重山”为参考系，该选项正确；选项D中的

16、研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误2公路上向左匀速行驶的小车如图甲所示经过一棵果树附近时，恰有一颗果子从树上自由落下地面上的观察者看到果子的运动轨迹是乙图中的_，车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是乙图中的_(不计阻力)解析：果子从树上自由落下，相对地面是直线运动，地面上的人以地面为参考系看到果子竖直下落，故地面上的人看到的轨迹为C；车中人以车为参考系，看到果子下落的同时向后运动，看到的轨迹为B.答案：CB坐标系的建立1建立坐标系的物理意义(1)利用坐标可以定量描述物体的位置(2)利用坐标差可以定量描述物体的位置变化2三种坐标系的比较直线坐标系平面坐标系空间坐标系适用

17、运动物体沿直线运动时物体在某平面内做曲线运动时物体在空间内做曲线运动时建立方法在直线上规定原点、正方向和标度，就建立了直线坐标系在平面内画相互垂直的x轴与y轴，即可组成平面直角坐标系物体的位置由一对坐标值来确定在空间画三个相互垂直的x轴、y轴和z轴，即可组成三维坐标系物体的位置由三个坐标值来确定应用实例M点位置坐标：x2 mN点位置坐标：x3 m，y4 mP点位置坐标：x3 m，y4 m，z2 m一物体从O点出发，沿东偏北37°的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动10 m至B点(sin 37°0.6，cos 37°0.8)(1)建立适当坐标系，描述出该物

18、体的运动轨迹；(2)依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标思路点拨 (1)本题应建立平面坐标系(2)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解析(1) 坐标系如图，图线OAAB为运动轨迹(2)A点位置：xA10cos 37° m8 myA10sin 37° m6 mB点位置：xB8 myB6 m10 m4 m即A点的坐标：(8 m，6 m)，B点的坐标：(8 m，4 m)答案(1)见解析(2)A(8 m，6 m)B(8 m，4 m)(1)建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面上还是空间中运动而定(2)建立坐标系时

19、应明确坐标原点、正方向及单位长度，标明坐标单位 如图所示，运动员将铅球奋力掷出，铅球出手后在水平方向前进10 m时，在竖直方向上升了4 m到达最高点你认为应该建立怎样的坐标系能方便地描述铅球在最高点所处的位置，按你所建立的坐标系，铅球在最高点的位置坐标是多少？解析：因为铅球在二维空间运动，需要建立平面直角坐标系，若以抛出点为坐标原点，水平向右(即运动的水平方向)为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，则可得其最高点的位置为x10 m，y4 m，即用坐标表示为(10 m，4 m)答案：以抛出点为坐标原点建立平面直角坐标系(10 m，4 m)随堂检测 1物理学中的“质点”是一种理想化模型，研究下列物体

20、的运动时，研究对象可视为质点的是()A研究运动员跳高时的过杆动作B研究车轮边缘的速度C计算轮船在海洋中的航行速度D研究乒乓球的接发球技术解析：选C.运动员在跳高过杆时，要看运动员的动作是否符合要求，所以此时不能将运动员看成质点，选项A错误；研究车轮边缘的速度时车轮的大小和形状是不能忽略的，否则就没有车轮的边缘可言了，选项B错误；轮船的大小相对于海洋的大小来说是微不足道的，所以计算轮船在海洋中的航行速度时，可以忽略轮船的大小，能将轮船看成质点，选项C正确；研究乒乓球的接发球技术时，要考虑乒乓球的转动情况，不能将乒乓球看成质点，选项D错误2.钓鱼岛群岛附近海域是渔民祖祖辈辈传统的谋生渔场我国派出海

21、监编队到钓鱼岛海域护渔如图，中国海监46船(甲)和中国海监49船(乙)，在钓鱼岛领海内开展例行维权巡航甲、乙两船并排行驶，甲船上的船员看见钓鱼岛向东移，乙船内的船员发现甲船没有动如果以钓鱼岛为参考系，上述事实说明()A甲船向西运动，乙船不动B乙船向西运动，甲船不动C甲船向西运动，乙船向东运动D甲、乙两船以相等的速度都向西运动解析：选D.以钓鱼岛为参考系，甲船向西运动，因乙船内的船员发现甲船没有动，所以甲、乙两船速度相同，均向西运动，故选项D正确3一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样的速度并列运动如果这只蜜蜂的眼睛紧盯着车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹应是下图中的()解析：选A.蜜

22、蜂、汽车车身向前具有相同的速度，它们是相对静止的，所以蜜蜂看不到轮子向前运动，只能看到轮子绕轮轴的转动，故选项A正确4一个小球从距地面4 m高处落下，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()A2 m，2 m，1 mB2 m，2 m，1 mC4 m，0，1 mD4 m，0，1 m解析：选B.根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为2 m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2 m，C点为接住点，坐标为1 m，所以选项B正确5一物体沿x轴运动，各个时刻的位置坐标如表所示：t/s0123

23、45x/m054171位置点ABCDEF(1)请在图中的x轴上标出物体在各时刻的位置(2)哪个时刻物体离坐标原点最远？有多远？解析：(1)根据各个时刻的位置坐标对应情况，标出物体在各时刻位置如图所示(2)物体在1 s末、2 s末、3 s末、4 s末、5 s末离坐标原点的距离分别为5 m、4 m、1 m、7 m、1 m，所以4 s末物体离坐标原点最远，为7 m.答案：(1)见解析图(2)4 s末7 m课时作业 一、单项选择题1下列关于质点的说法正确的是()A能看成质点的物体体积一定很小B只要是质量很小的物体都可以看成质点C质量很大或体积很大的物体一定不能看成质点D由于所研究的问题不同，同一物体有

24、时可以看成质点，有时不可看成质点解析：选D.物体能否看成质点与体积大小、质量大小无关，故A、B、C错误；在研究地球绕太阳公转轨道的位置时，地球可看成质点，而在研究地球的自转时，地球不能看成质点，故D项正确2明代诗人曾写下这样一首诗：“空手把锄头，步行骑水牛；人在桥上走，桥流水不流”其“桥流水不流”中的“桥流”应理解成其选择的参考系是()A桥B水C人D地面解析：选B.“桥流水不流”中的“桥流”选择的参考系是水，故选项B正确3在电视连续剧西游记中，常常有孙悟空“腾云驾雾”的镜头，这通常是采用“背景拍摄法”：让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效

25、果；摄影师把人物的动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头放映时，观众就感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”这时，观众所选的参考系是()A孙悟空B平台C飘动的白云D镜头解析：选C.“背景拍摄法”实际是利用了相对运动的原理，拍摄时“孙悟空”不动，“白云”向后移动；而放映时，观众以“白云”为参考系，认为其“静止”，就会感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”，故C选项正确4在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”下面说法正确的是()A地球在金星与太阳之间B观测“金星凌日”时可将太阳看成质点C以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不

26、为零D以太阳为参考系，可以认为金星是运动的解析：选D.金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题的影响起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳看成质点，选项B错误；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D正确5有一口井，水面距井口4 m，现用水桶从井中提水(如图)，出井后又将水桶提升了1 m选井口处为坐标原点，水桶竖直向上提升的路线为x轴，向上为正方向，则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是()A4 m，1 mB4 m，1

27、mC5 m，0D5 m，1 m解析：选B.本题中建立了直线坐标系，选井口处为坐标原点，竖直向上为正方向，则水桶在水面处和最后位置的坐标分别为4 m，1 m.6.如图所示，飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后，引发了对跳伞飞行员运动状况的争论，下列说法正确的是()A甲、乙两人的说法中必有一个是错误的B他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的C研究物体运动时不一定要选择参考系D参考系的选择只能是相对于地面静止的物体解析：选B.甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的，A错，B对；研究物体的运动一定要选择参考系，C错；参考系的选择具有任意性，D错7(20

28、17·安庆一中高一测试)热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，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，关于甲、乙、丙的运动情况说法正确的是()A甲、乙匀速下降，v乙<v甲，丙停在空中B甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲C甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升D以上说法均不对解析：选C.楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙>v甲

29、甲看到丙匀速上升，有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙<v甲丙看到乙匀速下降，也有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙<v乙综上所述，C正确二、多项选择题8由中航工业沈阳飞机设计研究所设计的“利剑”无人作战攻击机，在西南某试飞中心成功完成首飞下列可将“利剑”无人作战攻击机视为质点的是()A研究人员测试“利剑”的飞行速度时B研究人员观察“利剑”飞行姿式、测各项技术参数时C研究人员确定“利剑”位置时D研究人员对“利剑”进行控制时解析：选AC.测试“利剑”的飞行速度或确定其位置时，无需考虑其形状和大小，可将其看成质点，A、C正确；而观察“利剑”飞行姿式、测各项技

30、术参数时或进行控制时，都必须考虑其形状和大小，不能看成质点，B、D错误9(2017·苏州高一检测)下列情况中的运动物体，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解析：选ACD.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，此时螺旋桨不能被看做质点；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A、C、D符合题意10我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系，下列说法正确的是()A我们说：“太阳东升西落”，是以地球为参考系的B我们说：“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的C我们说：“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为