高一物理必修一质点参考系和坐标系.docx
《高一物理必修一质点参考系和坐标系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理必修一质点参考系和坐标系.docx（65页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高一物理必修一质点参考系和坐标系
第一章运动的描述
1—1质点参考系和坐标系
【知识全解】
知识点1质点
（1）质点：
。
（2）对质点的理解
①与几何中的“点”是不同的，无大小，但是有。
②它是一个模型，是对实际事物的一个高度抽象。
③并非小的物体一定可以看做质点，而大的物体一定不能看做质点。
必须具体问题具体分析。
（3）物体可看做质点的条件：
①物体的、以及物体上的各部分运动的差异对我们所研究的问题。
②平动的物体。
平动的物体是指物体上各点的运动情况的物体。
例1下列关于质点的说法中，正确的是（）
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义
B．只有体积很小的物体才能看做质点
C．凡有轻小的物体，皆可看做质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点
举一反三1关于质点，下列说法中正确的是（）
A．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根电线杆时，火车可看做质点
C．研究乒乓球中的弧圈球时，不能把乒乓球看做质点
D．研究跳水运动员的跳水动作时，不能把运动员看做质点
知识点2参考系
（1）参考系：
要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做，这个用来做参考的物体称。
（2）对参考系的理解
①被选作参考系的物体（一定、不一定）是静止的。
②对同一物体，选择不同的参考系，其观察结果一般是。
③比较两个物体的运动情况，必须选择。
（3）参考系选取的原则：
参考系的选取是任意的，实际选取时，应以观测方便和使运动尽可能简单为原则。
例2甲、乙、丙三辆空中观光缆车正在运行，甲中乘客看到一高楼在向下运动；乙中乘客看到甲在向下运动；丙中乘客看到甲、乙都在向上运动。
这三辆缆车相对地面的运动情况可能是（）
A．甲向上、乙向下、丙不动
B．甲向上、乙向上、丙不动
C．甲向上、乙向上、丙向下
D．甲、乙、丙都向上，但丙比甲、乙都慢
举一反三2下列说法中正确的是（）
A．参考系就是绝对不动的物体
B．只有选好参考系以后，物体的运动才能确定
C．同一物体的运动，相对于不同的参考系，观察的结果可能不同
D．我们平时所说的楼房是静止的，是以地球为参考系的
知识点3坐标系
（1）坐标系的物理意义：
物体做机械运动时，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）坐标系的分类：
①一维坐标系：
当物体沿直线运动时，可以以这条直线为x轴，规定好坐标系的原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系，即一维坐标系。
②二维坐标系：
当物体在平面上运动时，需采用两个坐标来确定它的位置——建立直角坐标系。
③三维坐标系：
当物体在空中运动时，需要三维坐标系，才能准确描述物体在某一时刻所处的位置。
例3从一深为4m的井中用水桶提水，出井口后又将水桶提升了1m，选井口处为坐标原点，水桶竖直向上提升的线路为x轴，向上为正方向。
则水桶在水面时的位置坐标是m。
最后水桶的位置坐标是m。
举一反三3为了确定平面内的物体的位置，我们建立平面直角坐标系，如图所示，以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，以正东为正；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？
例4如图甲所示，冰场上的花样滑冰运动员，要描述她的位置，你认为应该怎样建立坐标系？
如图乙所示，要描述空中飞机的位置又应怎样建立坐标系？
甲乙
【要点归纳】
例1（坐标的确定）一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距离地面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（）
A．2m，–2m，–1m
B．–2m，2m，1m
C．4m，0，1m
D．–4m，0，–1m
例2某运动物体在平面内由点（3，1）出发，沿直线运动到点（1，4）；然后又由点（1，4）沿直线运动到点（5，5）。
试在图中完成坐标系的建立并画出物体的运动轨迹。
例3小明从学校回到家有800米的路程，要确定小明家相对学校的位置，请思考：
（1）如果小明家和学校均在同一条笔直的街道上，如何描述？
（2）如果小明家还在另一条与学校所在街道相互垂直的街道上，如何描述？
（3）如果小明家还在某高层公寓的32层上，如何描述？
（4）仅用小明家离校800米能够确定其位置吗？
易错点：
物体的大小并不是判断物体能否看做质点的条件
【例】关于质点，下列说法中正确的是（）
A．质点就是一个体积很小的小球
B．只有很小的物体才能被视为质点
C．质点不是实际存在的物体，只有一种理想模型
D．大的物体有时也可以被视为质点
【基础过关】
1、下列叙述中，被选作研究对象的物体可以看成质点的是（）
A．选飞行的羽毛球为研究对象，研究它的旋转
B．选地球为研究对象，研究它的自转
C．选门为研究对象，研究开门时的转动情况
D．选万吨货轮为研究对象，确定它在航行过程中某时刻的位置
2、发射到地球上空的人造地球通讯卫星，定点后总是在地球赤道上某一位置的上空，关于人造地球通讯卫星的运动，下列说法中正确的是（）
A．以地面卫星接收站为参考系，卫星是静止的
B．以太阳为参考系，卫星是运动的
C．以地面卫星接收站为参考系，卫星是运动的
D．以太阳为参考系，卫星是静止的
3、汽车在平直的公路上向东冒雨行驶，下列说法中正确的是（）
A．选择汽车为参考系，雨滴是静止的
B．选择地面为参考系，坐在汽车里的乘客是静止的
C．选择汽车为参考系，路旁的树木在向西运动
D．选择乘客为参考系，刮雨器一定是静止的
4、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
5、甲、乙两人坐在同一辆沿平直公路行驶的汽车上，下列说法中正确的是（）
A．以乙为参考系，甲是静止的
B．以地面为参考系，甲是运动的
C．以车为参考系，路边的树是运动的
D．以车为参考系，树是静止的
6、乒乓球运动是中国的传统优势项目，在2008年北京奥运会上，中国运动健儿不负众望，包揽了乒乓球项目的全部金牌。
技术人员在研究女单冠军张怡宁打出的弧旋球的旋转时能否把乒乓球看做质点？
在研究她打出的弧旋球的球速时能否把球看做质点？
【能力挑战】
7、如图所示，一根长0.8m的直杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点A向下滑动，规定向下为正方向，
（1）取杆的下端O为坐标原点，图中A、B两点的坐标各是多少？
环从A到B的过程中，位置变化了多少（OB间的距离为0.2m）？
（2）取A端为坐标原点，A、B点坐标又是多少？
环从A到B的过程中位置变化了多少？
（3）由以上两问可以看出，坐标原点的不同对位置坐标还是位置变化有影响？
8、在我国东南部的某大城市，有一天下午，在该城市的中心广场行人拥挤，有人忽然高喊“楼要倒了!
”其他人猛然抬头观看发现楼在慢慢的倾倒，如图所示，便纷纷狂奔逃生，引起了交通混乱，但过了好久，高楼并没有倒塌。
人们再仔细观望时，楼依然稳稳地矗立在那里。
请你他探究分析发生这一现象的可能原因。
9、（2002上海）太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高的地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。
出现这种现象的条件是（）
A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大
C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大
参考答案
1、D2、AB3、C4、A5、ABC6、在研究打出的弧旋球时，乒乓球各部分的运动情况对研究弧旋球时不可以忽略的，所以研究弧旋球时不能将乒乓球作为质点。
在研究球速时，乒乓球的旋转速度的研究的影响可以忽略不计。
此时可以将乒乓球视为质点。
7、
（1）xA=-0.8m，xB=-0.2m。
位置变化了0.6m。
（2）xA=0m，xB=0.6m。
位置变化了0.6m。
（3）选取的坐标原点不同，同一位置的坐标不同，但位置变化相同。
8、人在抬头观望时可能是选择了空中运动的云作为参考系了。
9、C
1—2时间和位移
【知识全解】
知识点1时刻和时间间隔
（1）定义
①时刻指某一瞬间，在时间轴上表现为某一点。
关键词：
初、末、时等
②时间间隔指的是两个时刻之间的间隔，简称时间，在时间轴上表现为一条线段。
关键词：
内、经历、历时等
③二者关系：
用t1和t2分别表示两个时刻，△t表示两个时刻之间的时间，则△t=t2–t1
（2）时间单位：
秒（s）、分（min）、时（h）等
（3）测量时间的仪器：
①生活中常用各种钟表、摆钟等；②实验室常用停表；③研究物体运动情况常用打点计时器（如图甲所示）；④物理实验中还常用光电门和频闪照相机记录时间（如图乙、丙所示）。
打点计时器光电门频闪照片
甲乙丙
【例】下面是“神舟七号”发射后对应的时间与时刻，给出了五个数据哪些是时刻？
哪些是时间间隔？
例1下列说法中正确的是（）
A．学校作息时间表上的“学生早上第一节课的时间为8:
00”是指时间间隔
B．“北京时间8点整”指的是时刻
C．体育老师用停表记录某同学完成百米短跑的记录值是时间间隔
D．南非世界杯于2010年6月11日22:
00开幕是指时刻
举一反三1关于时间和时刻，下列说法正确的是（）
A．第4s末就是第5s初，指的是同一时刻
B．物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻
C．物体在5s内指的是物体在第4s末到第5s末这1s的时间
D．物体在第5s内指的是物体在第4s末到第5s末这1s的时间
知识点2路程和位移
（1）路程：
物体运动轨迹的长度
当物体从A运动到B时，可以沿不同的轨迹运动，走过不同的路程（如图所示路程①②③）。
路程只有，没有。
路程（能、不能）描述质点的位置变化，它与运动路径。
“某一时间内路程等于零”表示这段时间物体处于。
（2）位移：
用来表示物体的物理量，它是从到的有向线段，如上图中的有向线段AB。
位移既有，又有，位移的大小与路径，仅由决定。
“某一时间内位移等于零”表示这段时间物体的相同，而不是表示这段时间内的物体静止。
例2下列关于位移和路程的说法中，正确的是（）
A．位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程
B．位移的大小等于路程，方向由起点指向终点
C．位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短
D．位移描述直线运动，路程描述曲线运动
举一反三2关于质点的位移和路程，下列说法中正确的是（）
A．位移的方向即质点运动的方向
B．位移的大小不会比路程大
C．路程等于位移的大小
D．当质点做直线运动时，路程等于位移的大小
例3（2005，江苏）如图所示，某质点沿半径为r的半圆弧由A点运动到B点，则它通过的位移和路程分别是（）
A．0；0
B．2r，向东；πr
C．r，向东；πr
D．2r，向东；2r
举一反三3一操场跑道全长400m，如图所示，其中CD和FA为100m长的直道，弯道ABC和DEF均为半圆形，长度各为100m，一运动员从A点开始起跑，沿弯道ABC和直道CD跑到D点，求该运动员在这段时间内的路程和位移。
知识点3矢量和标量
（1）标量：
在物理学中只有没有的物理量叫做标量。
如：
时间、质量、温度、路程等。
标量运算遵循算术法则。
（2）矢量：
在物理学中既有又有的物理量叫做标量。
如：
位移、速度、力等。
①矢量可用的线段表示，线段的长短表示矢量的，箭头的指向表示矢量的。
②矢量的正负号只表示，不表示，矢量大小的比较用矢量的绝对值比较。
③矢量的运算遵循平行四边形定则（第三章第四节会学到）
例4一小汽艇在宽阔的湖面上，由A点出发，向北走了400m，到达C点，然后又向东走了300m，到达B点。
用有向线段表示小汽艇第一次、第二次的位移和两次行驶的合位移（即代表小汽艇的位置变化的最后结果的位移），三个位移的大小各是多少？
举一反三4关于质点的位移和路程，下列说法中正确的是（）
A．位移是矢量，位移的方向即为质点运动的方向
B．路程是标量，即位移的大小
C．质点做直线运动时，路程等于位移的大小
D．位移的大小不会比路程大
知识点4直线运动的位置和位移
（1）一维坐标系中物体的位置：
用坐标系中某点表示物体的位置。
（2）直线运动中物体的位移：
物体做直线运动，若物体的时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2处于“位置”x2，那么，x2–x1就是物体的，记为，即位置坐标的表示物体的位移。
（3）曲线运动中的位置与位移
对在平面内做曲线运动的质点，则可用平面坐标（x，y）表示其位置。
不论质点做直线运动还是曲线运动，它的位移总是由指向的线段。
例5从高为1m处以某一初速度竖直向下抛出一个篮球，在与地面相碰后弹起，上升到高为2m处被接住，则篮球在运动过程中（）
A．位移为1m，方向竖直向上，路程为3m
B．位移为3m，方向竖直向上，路程为3m
C．位移为1m，方向竖直向下，路程为1m
D．位移为3m，方向竖直向下，路程为1m
举一反三5氢气球升到离地面80m高空时从上面落下一物体，物体又上升了10m高后开始下落，若取竖直向下为正方向，则物体从掉落开始至地面时的位移和经过的路程分别为（）
A．80m，100mB．–80m，100m
C．80m，180mD．–90m，180m
【要点归纳】
例1（位移的矢量运算）如图甲所示，运动质点沿折线从A到B（位移为x1）、B到C（位移为x2）、C到D（位移为x3），求出合位移x，并由此总结出求多个矢量的合矢量的一般方法。
举一反三1如图所示，一辆汽车沿着马路由A地出发经B、C地到达D地，A、C、D恰好在一条直线上，求：
汽车的位移及路程。
例2（计算物体做直线运动的位移）在训练场上，一辆实习车在沿规定好的场地行驶，教练员在车旁记录了汽车在各个时刻所在的位置情况（假设每一秒汽车都在做单方向直线运动），其各个时刻对应的位置如下表所示：
时刻/s
0
1
2
3
4
位置坐标/m
0
10
—8
—2
—14
根据教练员记录的数据请你找出：
（1）几秒内位移最大
（2）第几秒内的位移最大
（3）几秒内路程最大
（4）第几秒内的路程最大
举一反三2如图甲所示，一根细长的轻弹簧系着一个小球，弹簧的另一端固定在天花板上，静止时，小球处于位置O，现手握小球把弹簧拉长，放手后小球便在竖直方向上下来回运动，B、C分别为小球到达的最低点和最高点，小球向上经过位置O时开始计时，若测得OB=OC=10cm，AB=3cm，则自0时刻开始。
0.2s内小球发生的位移大小是多少？
0.5s内和0.8s内呢？
易错点：
路程和位移的区别
【例】A、B、C三物体同时同地出发做直线运动，它们的运动情况如图所示，在20s的时间内，它们的位移关系是（）
A．xA=xB=xCB．xA﹥xB=xC
C．xA﹥xB﹥xCD．xA=xB﹤xC
【基础过关】
1、下列说法中表示时间间隔的是（）
A．上午8点上课
B．一节课的时间为45分钟
C．火车7:
00出发
D．乘火车从成都到重庆需要2小时
2、关于位移和路程，下列说法正确的是（）
A．在某段时间内物体运动的位移为零，该物体不一定时静止的
B．在某段时间内物体运动的路程为零，该物体一定是静止的
C．在曲线运动中，物体的路程大于位移的大小
D．在匀速直线运动的物体位移大小和路程相等，这时位移和路程是同一物理量
3、从水平匀速飞行的飞机上向地面空投救灾物资，地面上观察者以地面为参考系，观察被投下的物资的运动情况是（）
A．物资是竖直下落的，其位移的大小等于飞机的高度
B．物资是沿曲线下落的，其位移的大小大于飞机的高度
C．物资是竖直下落的，其位移的大小小于路程
D．物资是竖直下落的，其位移的大小等于路程
4、如图所示，一个质点沿两个半圆从A经过B到C的过程中，它的位移大小和路程分别是（）
A．4R，4πRB．4R，—2πR
C．—4R，2πRD．—4R，—2πR
5、质点从坐标原点O沿y轴正方向运动到y=4m后，又沿x轴负方向运动到坐标为（—3m，4m）的B点，则质点从O运动到B通过的路程是m，位移大小是m。
【能力挑战】
6、一个人从北京去重庆，可以乘火车，也可以乘飞机，还可以乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江到重庆，如图所示，这几种情况下：
①他的运动轨迹不一样；②他走过的路程相同；③他的位置变动是不同的；④他的位移是相同的。
以上说法正确的是（）
A．①②B．③④
C．①④D．②③
7、在运动场的一条直线跑道上（如图
所示），每隔5m远放置一个空瓶子，运动
员在进行往返跑训练，从O点瓶子处的第
一个瓶子，之后再往返到前面的最近处的瓶子，依次下去，当他扳倒第6个瓶子时，
他跑过的路程是多大？
位移是多大？
8、紫珠拿出了一枚一元硬币，绿妹找来了一把刻度尺，她们想办法测出了硬币的直径，然后令它在水平课桌上沿直线滚动了10圈，他们合作探究，提出了下面的问题，请你帮助他们解决。
（1）硬币圆心的位移和路程相同吗？
如果不同，各是多少？
（2）硬币圆周上的每一点的位移和路程的大小是否相同？
参考答案
1、BD2、ABC3、B4、C5、756、C7、80m10m方向为由O点指向E点
8、
（1）位移的大小和路相同均为78.5m
（2）是
1—3运动快慢的描述——速度
【知识全解】
知识点1坐标与坐标的变化量
（1）坐标与坐标的变化量：
物体沿直线运动，我们以这条直线为x轴建立直线坐标系，则任意时刻物体的位置都可以用坐标来表示。
（2）直线运动的物体的位移可以通过坐标的变化量△x来表示。
△x的大小表示位移的大小，△x的正负表示位移的方向。
（3）时间的变化量：
在时间坐标轴上，两时刻的差值表示时间的变化量△t。
例1如图所示，一个物体在x轴上运动，0时刻在坐标原点，1s末的位置在A点，2s末的位置在B点。
（1）分别写出第1s末和第2s末的位置坐标。
（2）求物体在第2s内和前2s内的位移。
举一反三1一个质点沿x轴做直线运动，它的位置坐标随时间变化的规律是x=—2t²—3t+1（m），式中t的单位为“s”。
关于质点的运动，下列说法中正确的是（）
A．质点从坐标原点开始运动
B．质点一直向x轴的负方向运动
C．在最初的1s内，质点的位移是—4m，“—”表示位移的方向与x轴的正方向相反
D．在最初的1s内，质点的位移大小是5m，位移的方向与x轴的正方向相反
知识点2速度
（1）定义：
速度v等于物体运动的与的比值。
（2）公式：
。
（3）物理意义：
速度是描述的物理量，既有
又有。
物体运动的速度越大，表明物体运动得越快，其位置变化得越快。
（4）单位：
（5）速度的变化包含以下三个方面：
一是速度大小不变而方向发生了改变；二是速度的方向不变而大小改变；三是速度的大小和方向都发生了改变。
例2关于速度，以下说法中正确的是（）
A．速度大小不变的直线运动是匀速直线运动
B．物体做匀速直线运动时，速度v与运动的位移△x成正比，与运动时间△t成反比
C．公式△x/△t适应于任何运动形式
D．速度是表示物体运动快慢和方向的物理量
举一反三2下列关于速度的说法中，正确的是（）
A．速度是描述物体运动快慢的物理量，速度大表示物体运动快
B．速度描述物体的位置变化快慢，速度大表示物体位置变化大
C．速度越大，位置变化越快，位移也就越大
D．一段时间内物体的位置不变化，则这段时间内物体速度为零
知识点3平均速度与瞬时速度
（1）平均速度
①定义：
做变速运动的物体的跟的比值，叫做这段时间内（或这段位移内）的平均速度。
②公式：
③矢量性：
平均速度的方向与这段时间内的方向相同。
④物理意义：
能粗略地反映物体做变速直线运动的快慢。
（2）瞬时速度
①定义：
运动物体在或的速度，叫做瞬时速度，瞬时速度的大小通常叫做，简称。
②物理意义：
能精确地描述物体运动的快慢。
（3）平均速度与瞬时速度的区别
①平均速度是与某一过程中的、对应，而瞬时速度是与、对应。
②平均速度的方向与所对应时间内的的方向相同，瞬时速度的方向与物体所在位置的一致。
③在匀速直线运动中，各点的都相等，所以任意一段时间内的平均速度任一时刻的瞬时速度。
（4）平均速度与瞬时速度的关系
当运动时间△t足够短时，物体这段时间内的运动可以看做是匀速的，求得的平均速度就物体通过该点时的瞬时速度。
（5）速度与速率的区别：
速度=
，它是量，既有又有，它描述了物体运动的和。
速率=
，它是量，只有没有，它只能描述物体运动的而不能描述物体的。
例3火车经过某一段路时的速度为76km/h，子弹以600m/s的速度从枪口射出，则（）
A．76km/h是平均速度B．76km/h是瞬时速度
C．600m/s是平均速度D．600m/s是瞬时速度
举一反三3某物体沿一条直线运动，若前一半时间的平均速度为v1，后一半时间的平均速度为v2，求全程的平均速度；若前一半位移的平均速度为v1，后一半位移的平均速度为v2，全程的平均速度有是多少？
知识点4位移—时间图像（x—t图像）
（1）x—t图像的意义：
表示运动物体的随的变化规律。
（2）作法：
以横轴表示，纵轴表示，按需要取定单位、标度，描点后用平滑线连接各点就得x—t图像。
（3）从x—t图像可得到的物理量
①任意时刻的；②任意一段时间所对应的。
（4）匀速直线运动的x—t图像：
是一条倾斜的，其倾斜程度（斜率的绝对值）即速度大小，如图所示x—t图像的速度为。
（5）x—t图像是否过坐标原点，决定于计时时刻质点
是否位于原点。
例4下列位移—时间图像中，均表示物体做直线运动，
其中表示物体做匀速直线运动的速度为2m/s的图像是（）
举一反三4如图所示是甲、乙两车在同一条路上沿同一方向，向同一目的地运动的位移—时间图像。
由图可以得出（）
A．甲、乙两车是从同一地点出发的
B．甲车比乙车先运动了t2的时间
C．甲、乙两车在行进时的瞬时速率是相同的
D．甲、乙两车在t4时间内的平均速度是相同的
升级会员 