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高中物理 第一章第一节 质点 参考系和坐标系导学案 新人教版必修1


第一章 运动的描述 第一节 质点 参考系和坐标系
〖新课标要求〗 1、 理解质点的概念,知道物体在什么情况下可以看成质点,知道它是一种科学抽象。 2、 知道参考系的概念,知道对同一物体的运动选取不同的参考系时,观察到的结果可 能不同;在选择参考系时,要考虑研究问题的方便,通常选择地面为参考系。 3、 知道在描叙物体的运动时,建立坐标系的重要性,并能根据物体运动情况建立合

适 的坐标系。 4、 体验不同参考系中运动的相对性,形成勤于观察、勤于思考的习惯,提高自主获取 知识的能力。 5、 体会用坐标方法描述物体位置的优越性,可用不同的方法设计实验并比较体会,增 强发现问题并力求解决问题的意识和能力。 〖新课预习〗 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。 2、 质点: (1)、定义:不考虑物体的_______和_______,把物体简化为一个有_______的点,称 为质点。 (2)物体可以看作质点的条件:如果在研究的问题中,物体的_______、_______以及 物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的无关因素时,就可以把物体当作质点。 提示:质点是一种科学抽象,是一个理想化模型。 3、 参考系: (1) 概念:在描述一个物体的运动时,用来作为_______的另一个物体称为参考系。 (2) 参考系的选择:描述同一物体的运动时,若以不同的物体作为参考系,观察到 的结果可能是不同的,参考系的选择原则上是_______的,但是在实际问题中应 当以研究问题的方便、对运动的描述尽可能简单为原则,通常取_______或相对 于_______不动的其他物体作参考系比较方便。 4、 坐标系: (1) 概念:为了定量描述物体的_______及_______变化,在_______上建立适当的坐 标系。 提示:画坐标系时必须标上_______、_______和_______。 (2) 根据坐标系描述物体的复杂程度, 可将坐标系分为_______、 _______、 _______。 〖知识精讲〗 知识点 1. 质点 [例 1] 在研究下列哪些运动时,指定的物体可以看做质点( ) A.从广州到北京运行中的火车 B.研究车轮自转情况时的车轮 C.研究地球绕太阳运动时的地球 D.研究地球自转运动时的地球 [思路分析]物体可以简化成质点的条件是: 在所研究的问题中, 物体的体积和形状应属于无 关因素或次要因素。 物体平动时和所研究的距离远大于物体本身的某些几何尺寸时, 便可简 化为质点。 [总结]质点是一种理想化的模型,是一种科学的抽象,要抓住主要因素,忽略次要因素。 分析这类问题时,要抓住问题的关键,具体问题具体分析。 [变式训练]下列情况的物体,哪些可以看做质点( )
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A. 研究钟表时针的转动情况 B. 正在做花样滑冰的运动员 C. 沿斜面匀速下滑的木块 D. 放在地面上的木箱,在上面的箱角处用水平推力推它,木箱可绕下面的箱角转动 知识点 2. 参考系 [例 2] 甲、乙、丙三人各乘一个热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲在匀速上升,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、 丙的运动情况可能是 ( ) 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,丙匀速上升 C.甲、乙匀速下降,V 乙>V 甲,丙匀速下降,且 V 丙>V 甲 D.以上说法均不正确 [总结]分析这类问题时,要紧扣参考系的定义,根据运动的相对性,由简单到复杂的顺序, 先确定有唯一性的,再确定有多种可能性的,一环扣一环,不要出现遗漏。 [变式训练] 关于参考系的选择,下列说法中正确的是( ) A.参考系必须选择静止不动的物体 B.参考系必须是和地面连在一起的物体 C.参考系就是不动的物体 D.任何物体都可以被选作参考系 知识点 3:坐标描述质点位置及位置变化用 [例 3] 一质点在 x 轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:

t/s x/m

0 0

1 5

2 -4

3 -1

4 -7

5 1

(1) 请在下面的 x 轴上标出质点在各时刻的位置。

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

x/m

(2) 哪个时刻离开坐标原点最远?有多远? [思路分析]为了定量地描述物体的位置及位置变化, 需要在参考系上建立适当的坐标系。 这 一质点在一直线上运动,所以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 图。由图不难看出,第 4s 末质点离开坐标原点的距离最远,为 7m。 [变式训练] 质点由西向东运动,从 A 点出发到达 C 点再返回 B 点静止。如图,若 AC=100m,BC=30m,以 B 点为原点,向东为正方向建立直线坐标,则:出发点的位置为 C ________ m,B 点位置是________ m,C 点位置为________ m, A B A 到 B 位置变化是_______m,方向________,C 到 B 位置变化为 ________ m,方向___________。 〖难点精析〗1、关于质点: 尽管任何物体都有一定的形状和大小, 但如果在我们所研究的问题中, 物体的形状和大小不 起作用或起作用很小,就可以忽略其大小和形状,而把物体看成一个有质量的点。这种用来 代替物体的没有大小和形状、但有质量的点,叫做质点。 质点是为了简化问题,抓住主要因素,忽略次要因素,由实际物体抽象出来的一种理 想模型。 能否将物体看成质点是根据物体的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略, 而 不是根据物体的大小。有的物体尽管很小,却不能视为质点,而有的物体尽管很大,却可以 看作质点。
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在下列情况下物体可以视为质点: (1)一个物体,如果它的各部分的运动情况都相同,一般情况下这个物体可当作质点。 (2)物体的形状、大小远远小于所研究的距离,这种物体也可以当做质点。 (3)在中学物理中,所研究的物体,除非涉及转动,一般都可把它们当作质点。 质点的判断是本节易错的地方,应该知道,物体的大小,质量多少不是物体能否看成 质点的条件,而应根据它们对所讨论的问题影响大小来确定。 [例 4] 下列关于质点的说法,正确的是( ) A. 质点就是很小的物体 B. 物体抽象成质点后,物体自身的大小和质量均可忽略 C. 质点是一种科学抽象,事实上质点并不存在 D.做曲线运动的物体不可以看成质点 [变式训练] 下列关于质点的说法中,正确的是( ) A. 体积很小的物体都可看成质点 B. 质量很小的物体都可看成质点 C. 不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距离相比甚小时,就可以看成质点 D. 只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看做质点 2.关于参考系: (1)要描述某个物体的运动时,必须先确定参考系。只有选取参考系之后,才能确定 物体的位置(相对于参考系的位置),并进而研究物体的位置变化情况,即运动情况。 (2)选取不同的物体作为参考系,同一物体的运动就不同,某个物体相对于某一参考 系可能是运动的,而选其他物体为参考系时,它可能是静止的,这就叫运动的相对性。 (3)参考系的选择是任意的,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。通 常情况下,研究地面上物体的运动时,常选取大地为参考系。 例 5.在平直行驶的汽车内,一个乘客以自己为参考系向外观察,他看到的下述现象哪个肯 定错了( ) A.车同向行驶的自行车向后运动 B.公路两旁的树是静止的 C.有一辆汽车总在自己的车前面不动 D.路旁的房屋向后运动 [思路分析] 运动是相对的, 以运动的物体为参考系时地面上的静止物体以等大反向的 速度运动,所以路旁的小树应该和房屋一样是向后运动的。 [方法总结] 物体的运动情况取决于参考系的选择。两个参照系之间彼此观察对方的运动 情况一定正好相反的。 [变式训练] 东汉时期的著作《尚书纬·考灵瞿》中谈到地球的运动时这样写道:“地恒动不止而人不 知,譬如人在大舟中,闭圃(即窗户)而坐,舟行不觉也”。这说明了什么物理道理? 〖综合拓展〗 本节涉及了高中物理第一个理想模型“质点”,中学力学内容几乎都是质点力学知识。 因而在解题过程如何把实际物体看作质点是求解的基础; 而一个物体能否看作质点的关键在 于研究对象与你所研究问题的关系。 例 6 下列说法正确的是( ) A.运转中的地球不能看做质点,而原子核可以看做质点 B.研究火车通过路旁一跟电线杆的时间时,火车可看做质点
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C.研究 2004 奥运会乒乓球女单冠军张怡宁打出的乒乓球时,不能把乒乓球看做质点 D.研究在平直的高速路上飞驰的汽车的速度时,可将汽车看做质点

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