版高中物理第一章运动的描述学案打包5课时新人教版必修1.docx
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版高中物理第一章运动的描述学案打包5课时新人教版必修1
1 质点 参考系和坐标系
学习目标
知识脉络
1.知道质点的概念，理解物体在什么情况下可以看做质点．（重点）
2．知道参考系的概念，理解运动具有相对性．
3．应用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置变化的方法．（重点、难点）
物体和质点
1．机械运动
物体的空间位置随时间的变化．
2．质点
（1）定义：
忽略物体的大小和形状，突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点．
（2）物体视为质点的条件：
物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动可代替整个物体的运动．
1．质点就是质量小，体积小的物体．（×）
2．一个物体能否看做质点，关键是其大小和形状对所研究问题的影响可否忽略．（√）
3．质点是一种理想化模型，实际的质点是不存在的．（√）
1．形状规则的物体一定能看做质点吗？
【提示】 不一定．形状规则的物体有时其大小和形状不能忽略，也不能看成质点．例如，研究“香蕉球”的成因时，形状规则的足球不能看成质点．
2．丽丽一家坐高铁从北京到青岛，丽丽想测量列车经过一座大桥的时间，可不可以将列车看做质点？
【提示】 不可以．物体看成质点的条件是其大小和形状对所研究的问题没有影响．列车的长度对测量过桥时间有影响.
如图1 1 1所示为里约奥运会上牙买加飞人博尔特在100m决赛中以9秒81的成绩成就三冠王的比赛现场．
图1 1 1
探讨1：
在研究博尔特百米决赛所用时间时能否把他看做一个质点？
【提示】 能．
探讨2：
教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把他看成一个“点”？
【提示】 不能．
1．质点的特点
（1）质点不同于几何“点”：
质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是只有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．
（2）质点是一种“物理模型”．
①物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．
②物理模型作为一种理想模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．
2．实际物体视为质点的常见情况
1．（多选）2016年法国欧洲杯于当地时间2016年6月10日至7月10日在法国境内9座城市的12座球场内举行.6月16日，A组次轮瑞士对阵罗马尼亚在王子公园球场开始首场较量．第57分钟，罗德里格斯角球发到禁区，穆罕默迪禁区左侧凌空抽射，足球沿着弯刀弧线直挂球门远角，为本队扳平了比分．以下说法正确的是（ ）
A．分析穆罕默迪在球场上跑动的轨迹时，可以把他看成质点
B．球迷们在观看远角进球时，可以把足球看成质点
C．穆罕默迪在制造角球时，可以把足球看成质点
D．穆罕默迪在躲过对方防守时，可以把防守球员看成质点
【解析】 分析穆罕默迪在球场上跑动的轨迹时，可以不考虑其身高等因素，故可以看成质点，选项A正确；球迷们观看远角进球时，足球大小和形状可以忽略不计，可以看成质点，选项B正确；穆罕默迪制造角球时，踢球位置和足球形状及大小有关，不可以看成质点，选项C错误；躲避对方防守时，要注意对方的动作，这与其身体外形等有关，不可以看成质点，选项D错误．
【答案】 AB
2.下列关于质点的说法正确的是（ ）
A．质点是客观存在的一种物体，其体积比分子还小
B．很长的火车一定不可以看做质点
C．为正在参加吊环比赛的陈一冰打分时，裁判们可以把陈一冰看做质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题无影响，即可把物体看做质点
【解析】 质点是一种理想化的物理模型，没有大小和形状，故A错误；一个物体能不能看做质点关键是看物体的形状或大小在所研究的问题中是否可以忽略，研究火车从北京开往上海的时间，火车可以看成质点，故B错误；吊环比赛要考虑运动员的形状，故此时不能看做质点，故C错误；如果物体的形状和大小对所研究的问题无影响，即可把物体看做质点，故D正确．
【答案】 D
一个物体是否可以看做质点的判断方法
1．看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如果无影响或影响不大，该物体可以视为质点，否则不能视为质点．
2．一般情况下，平动的物体可以看做质点，转动的物体不能看做质点．
3．当物体的大小远小于所研究的范围时，该物体可以看做质点．
参考系
1．运动与静止的关系
自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的——运动是绝对的．
2．参考系
（1）定义：
在描述物体的运动时，被选定做参考、假定为不动的其他物体．
（2）选取原则：
参考系可以任意选取，一般以地面为参考系．但在具体问题中，要考虑研究问题的方便性．
（3）参考系对观察结果的影响：
选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果会有所不同．
1．研究同一物体的运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．（×）
2．参考系可任意选取，而研究物体的运动时（如汽车加速）通常以地面为参考系．（√）
3．自然界中没有绝对静止的物体．（√）
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．
关于机械运动，同学们来围绕几个常见的场景进行讨论．
（1）坐火车旅行；
（2）飞机投弹．
请同学们设想一下：
探讨1：
你和一位同伴正坐在这辆火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为你是怎样的？
【提示】 铁路边的人看到火车中的你在和火车一起运动，而同伴认为你和他一起静止在火车上．
探讨2：
地面上的人观察炸弹是怎样下落的，而飞机驾驶员看炸弹是怎样下落的？
【提示】 地面上的人看到炸弹倾斜着飘落向地面，而飞机驾驶员看到炸弹沿直线竖直落向地面．
1．选取参考系的意义
要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能确定物体的位置、研究物体的运动．
2．参考系的选取原则
（1）参考系的选取是任意的，在实际问题中，参考系的选择原则应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．
（2）研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系，此时参考系可以省略不写．
（3）要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系．
3．参考系的四性
→
↓
→
↓
→
↓
→
3．（多选）在平直公路上，甲以10m/s的速度运动，乙以5m/s的速度运动，甲、乙从同一点出发，则（ ）
A．同向运动时，甲观察到乙以5m/s的速度远离
B．同向运动时，乙观察到甲以5m/s的速度靠近
C．反向运动时，甲观察到乙以15m/s的速度远离
D．反向运动时，乙观察到甲以15m/s的速度靠近
【解析】 同向运动时，甲观察到乙时是以甲为参考系，此时乙以5m/s的速度远离，故A正确；同向运动时，乙观察到甲时是以乙为参考系，此时甲以5m/s的速度远离，故B不正确；反向运动时，甲观察到乙时是以甲为参考系，此时乙以15m/s的速度远离，故C正确；反向运动时，乙观察到甲时是以乙为参考系，此时甲以15m/s的速度远离，故D不正确．
【答案】 AC
4．下列对物体运动的描述中，有关参考系的说法正确的是（ ）
A．“一江春水向东流”以水面上的船为参考系
B．“地球绕太阳的公转”以地球为参考系
C．“钟表的时针在转动”以表盘为参考系
D．“火车行驶出站台”以该列车上的乘客为参考系
【解析】 “一江春水向东流”是以地面为参考系得出的，故A错误；“地球绕太阳的公转”以太阳为参考系，故B错误；“钟表的时针在转动”以表盘为参考系，故C正确；“火车行驶出站台”以站台为参考系，故D错误．
【答案】 C
5．（多选）根据中国已经确定的探月工程的计划，整个探月工程分为三个阶段，一期工程为“绕”，二期工程为“落”，三期工程为“回”．在“嫦娥一号”卫星飞向38万千米外月球的漫长旅途中，需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作，即三次绕地球变轨，然后进入月地转移轨道，再三次绕月球变轨，最后绕月球做圆周运动．如图1 1 2所示是“嫦娥一号”运行的路线图，下列说法正确的是（ ）
图1 1 2
A．图中描述卫星绕地球运行情景的三个椭圆轨道都是以地球为参考系的
B．图中描述卫星绕月球运动情景的三个椭圆轨道都是以月球为参考系的
C．图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以地球为参考系的
D．图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以太阳为参考系的
【解析】 从题图中可看出，“嫦娥一号”绕地球运行的三个椭圆轨道，地球的位置没有发生变化，绕月球运行的三个轨道，月球的位置没有发生变化，因此卫星绕地球运行时是以地球为参考系的，卫星绕月球运行时是以月球为参考系的，故选项A、B正确．
【答案】 AB
判断选用的参考系的方法
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．
坐标系
1．建立目的
定量描述物体的位置及位置的变化．
2．直线运动的描述
建立直线坐标系，在直线上规定原点、正方向和单位长度．
1．描述直线运动，一般建立直线坐标系．（√）
2．物体在某平面内做曲线运动时，应当用平面直角坐标系描述．（√）
3．描述花样滑冰运动员的位置，应用直线坐标系．（×）
1．某运动员正在百米赛道上自南向北全力奔跑，为准确描述他在不同时刻的位置和位置变化，应建立怎样的坐标系？
图1 1 3
【提示】 可以以赛道起点为原点，选择向北方向为正方向，选取一定的标度，建立直线坐标系．
2．如图1 1 4甲所示，冰场上的花样滑冰运动员，要描述他的位置，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
图1 1 4
【提示】 描述运动员的位置可以以冰场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立平面直角坐标系．如果要描述飞机的位置，则需要确定一点（如观察者所在的位置）为坐标原点，建立空间直角坐标系．
探讨1：
坐标系建立的三要素是什么？
【提示】 原点、正方向、单位长度．
探讨2：
在坐标系中物体位置的变化与坐标原点的位置有关吗？
【提示】 无关，物体位置的变化用物体位置坐标之差来表示，与坐标原点的位置无关．
1．建立坐标系的意义和原则
（1）意义：
借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化．
（2）原则：
建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷．
2．三种坐标系的比较
分类
直线坐标系
平面坐标系
空间坐标系
适用运动
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：
x＝2m
N点位置坐标：
x＝3m，y＝4m
P点位置坐标：
x＝3m，y＝4m，z＝2m
6．一个小球从距地面4m高处落下，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．小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是（ ）
A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1m
C．4m,0,1mD．－4m,0，－1m
【解析】 根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为地面，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确．
【答案】 B
7．如图1 1 5所示，某人从学校的门口A处开始散步，先向南走了50m到达B处，再向东走了100m到达C处，最后又向北走了150m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？
图1 1 5
【解析】 选取A点为坐标原点建立平面直角坐标系，以正东方向为x轴正向，以正北方向为y轴正向，则各点坐标分别为：
A（0,0）、B（0，－50m）、C（100m，－50m）、D（100m,100m）．
【答案】 A（0,0），B（0，－50m），C（100m，－50m），D（100m,100m）
位置坐标的“相对性”和位置变化的“绝对性”
1．物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关．同一位置，建立某种坐标系时所选原点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标不同．
2．物体位置的实际变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关．
2 时间和位移
学习目标
知识脉络
1.知道时间与时刻的含义及它们的区别.
2．会应用时间轴来描述物体运动过程中的时间与时刻．（重点）
3．理解位移的概念，知道位移与路程的区别和联系．（难点）
4．知道矢量和标量，并能区分它们．（难点）
时刻和时间间隔
1．时刻是指某一瞬间，时间间隔表示某一过程．
2．在表示时间的数轴上，时刻用点来表示，时间间隔用线段来表示．
3．在国际单位制中，表示时间间隔和时刻的单位是秒，它的符号是s.
1．时刻和时间间隔都是时间，没有本质区别．（×）
2．飞机8点40分从上海起飞，10点05分降落到北京，分别指的是两个时间间隔．（×）
3．2016年10月17日7时30分在酒泉成功将“神州十一号”载人飞船发射升空.17日7时30分，指的是时刻．（√）
4．在时间轴上，线段表示一段时间间隔，点表示时刻．（√）
李爷爷起床后外出晨练，在公园遇到张爷爷，“您这么早！
练多长时间了？
”“十五分钟左右吧，现在是什么时间？
”“大约六点．”
对话中两个“时间”，哪个是“时间间隔”，哪个是“时刻”？
【提示】 第一个是时间间隔，第二个是时刻．“练多长时间”，是指时间间隔；“现在是什么时间”指的是一个瞬间，所以是指时刻．
中考结束后，爸爸带小明乘火车去深圳旅游，火车20：
30准时从北京西站出发，经5小时23分于第二天1：
53到达山东菏泽站，停2分钟后出发，于4：
26到达安徽阜阳站……
这一段话中提到的时间哪些是时刻，哪些是时间间隔？
【提示】 20：
30、1：
53、4：
26是时刻，5小时23分、2分钟是时间间隔．
1．区别与联系
时刻
时间间隔
对应运动描述量
位置
路程、位移
用时间轴表示
用时间轴上的点表示
用时间轴上的线段表示
描述关键词
“第1s末”“第3s初”“第3s末”等
“第1s”“前2s”“前3s内”等
联系
两个时刻的间隔即为一段时间间隔，时间间隔是一系列连续时刻的积累过程．时间间隔能展示运动的一个过程，好比一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比一张照片
2.在时间轴上的标示：
各时间间隔与时刻如图1 2 1所示：
图1 2 1
1．（多选）在如图1 2 2所示的时间轴中，下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是（ ）
图1 2 2
A．t2表示时刻，称为第2s末或第3s初
B．t2～t3表示时间间隔，称为第3s内
C．t0～t2表示时间间隔，称为前2s或第2s内
D．tn－1～tn表示时间间隔，称为第（n－1）s内
【解析】 t2表示时间轴上的一个点，所以表示时刻，称为第2s末或第3s初，A正确；t2～t3表示时间轴上的一段距离，所以为时间间隔，称为第3s内，B正确；t0～t2表示时间轴上的一段距离，所以为时间间隔，称为前2s，第2s内表示t1～t2，C错误；tn－1～tn表示时间间隔，称为第ns内，D错误．
【答案】 AB
2．在如图1 2 3所示的时间轴上标出：
①3s内；②第3s内；③第3s初；④第2s末．同时判断它们是时刻还是时间，并说明理由.
图1 2 3
【解析】 ①3s内指从0时刻开始的长度为3s的时间“段”，是时间；②第3s内指从0时刻起的第3个长度为1s的时间“段”，是时间；③第3s初指从0时刻起的第3个长度为1s的时间“段”的起始“点”，是时刻；④第2s末指从0时刻起的第2个长度为1s的时间“段”的终止“点”，是时刻．如图所示，其中③与④指的是同一时刻．
【答案】 见解析
利用上下文判断时间间隔与时刻
分析所给的说法，根据题意去体会．常用来表示时刻的关键词是“初”“末”“时”等；常用来表示时间间隔的关键词是“内”“经历”“历时”等．如“第1s内”“第2s内”“第3s内“等指的是时间间隔，在数值上都等于1s．“最初2s内”“最后2s内”等指的也是时间间隔，在数值上都等于2s．“第1s末（第2s初）”“第2s末（第3s初）”等都指的是时刻．
路程和位移
1．路程
物体运动轨迹的长度．
2．位移
（1）物理意义：
表示物体（质点）位置变化的物理量．
（2）定义：
从初位置指向末位置的一条有向线段．
（3）大小：
初、末位置间有向线段的长度．
（4）方向：
由初位置指向末位置．
1．路程的大小一定大于位移的大小．（×）
2．物体运动时，路程相等，位移一定也相等．（×）
3．列车里程表中标出的北京到天津122km，指的是列车从北京到天津的路程．（√）
4．位移由质点运动的始末位置决定，路程由质点实际运动的路径决定．（√）
1．物体的位移为零，表示物体一定静止吗？
【提示】 不一定，位移为零表示物体初、末位置相同，物体可能运动了一周又回到了出发点．
2．一个人从北京去重庆，可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后再乘轮船沿长江到重庆，如图1 2 4所示，则他的运动轨迹、位置变动、走过的路程和他的位移是否相同？
图1 2 4
【提示】 他的运动轨迹不同，走过的路程不同；他的位置变动相同，位移相同．
在图1 2 5中，A处两个同学分别沿图中直线走到B（图书馆）、C（操场）两个不同位置，经测量知，路程是相同的，那么，两同学的位移相同吗？
请说明理由．
图1 2 5
【提示】 两同学的位移不相同．
原因是：
位移是矢量，既有大小，又有方向．虽然两同学的路程相等，但位置变化的方向是不相同的，故两同学的位移不相同．
路程和位移的区别与联系
项目
路程
位移
区
别
物理意义
反映物体运动轨迹的长度，不能反映物体位置的变化
反映物体位置的变化，不能反映物体运动轨迹的长度
定义
物体实际运动轨迹的长度
从初位置指向末位置的有向线段
决定因素
与运动路径有关
只与初、末位置有关
矢量与标量
（1）是标量，只有大小，没有方向
（2）大小：
物体运动轨迹的长度即为路程的大小
（3）计算：
遵循算术加法法则
（1）是矢量，有大小和方向
（2）方向：
由初位置指向末位置
（3）大小：
初末位置间的距离，与运动轨迹无关
（4）计算：
遵循平行四边形定则（第三章学习）
图示（曲线运动）
物体由A点运动到B点，轨迹弧AB的长度即为质点的路程
物体由A点运动到B点，有向线段AB表示质点位移的大小和方向
联
系
单位
都是长度单位，国际单位都是米（m）
物理
意义
都是描述质点运动的物理量
大小
关系
|位移|≤路程，只有在单向直线运动中，位移的大小才与路程相等
3．如图1 2 6所示，坐高铁从杭州到南京，原需经上海再到南京，路程为s1，位移为x1.杭宁（南京）高铁通车后，从杭州可直达南京，路程为s2，位移为x2.则（ ）
图1 2 6
A．s1＞s2，x1＞x2 B．s1＞s2，x1＜x2
C．s1＝s2，x1＝x2D．s1＞s2，x1＝x2
【解析】 走两条路线的位移相同，即x1＝x2，但是经上海再到南京时路程较长，即s1>s2，故选D.
【答案】 D
4．（多选）同学们都喜欢上体育课，一年一度的学校运动会同学们更是期待很大．如图1 2 7所示为某学校田径运动场跑道的示意图，其中A点是所有跑步项目的终点，也是400m、800m赛跑的起跑点，B点是100m赛跑的起跑点．在一次校运动会中，甲、乙、丙三位同学分别参加了100m、400m和800m赛跑，则从开始比赛到比赛结束时（ ）
图1 2 7
A．甲的位移最大B．丙的位移最大
C．乙、丙的路程相等D．丙的路程最大
【解析】 甲同学的初、末位置直线距离为100m，位移大小为100m，路程也是100m；乙同学路程为400m，但初、末位置重合，位移大小为零；丙同学路程为800m，初、末位置重合，位移大小也为零，所以甲的位移最大，丙的路程最大，A、D正确．
【答案】 AD
位移和路程的“可能”与“不可能”
1．位移与路程永远不可能相同．因为位移是矢量，既有大小又有方向；而路程是标量，它只有大小没有方向．两者的运算法则不同．
2．在任何情况下，位移的大小都不可能大于路程．因为两点之间线段最短．
3．位移大小与路程可能相等，一般情况下，位移大小都要小于路程，只有当物体做单向直线运动时，位移大小才与路程相等．
矢量和标量
1．矢量
既有大小又有方向的物理量．如位移、力等．
2．标量
只有大小、没有方向的物理量．如质量、时间、路程等．
3．运算法则
两个标量的加减遵从算术加减法，而矢量则不同，后面将学习到．
1．负5m的位移比正3m的位移小．（×）
2．李强向东行进5m，张伟向北也行进5m，他们的位移不同．（√）
3．路程是标量，位移是矢量．（√）
4．标量只有正值，没有负值．（×）
1．物体运动前一半时间内路程为2m，后一半时间内路程为3m，总路程一定是5m吗？
【提示】 是，路程是标量，其运算满足算术运算法则．
2．物体运动前一半时间内位移为2m，后一半时间位移为3m，总位移一定是5m吗？
【提示】 不一定，位移为矢量，其运算不满足算术运算法则．
探讨1：
像位移这样的物理量叫做矢量，既有大小又有方向．但是我们以前学过的物理量很多都只有大小，没有方向，请同学们回忆哪些物理量只有大小，没有方向？
【提示】 温度、质量、体积、长度、时间、路程．
探讨2：
矢量和标量的算法有什么不同？
【提示】 两个标量相加遵从算术加法的法则．两个矢量相加满足平行四边形定则（第三章学习）．
1．矢量的表示方法
（1）图示表示：
用带箭头的线段表示，线段的长度表示矢量的大小，箭头的方向表示矢量的方向．
（2）数字表示：
先建立坐标系并规定正方向，然后用正、负数来表示矢量．“＋”号表示与坐标系规定的正方向一致，“－”号表示与坐标系规定的正方向相反；数字的大小表示矢量的大小．
2．矢量和标量的区别
（1）矢量是有方向的，标量没有方向．
（2）标量的运算法则为算术运算法则，即初中所学的加、减、乘、除等运算方法；矢量的运算法则为以后要学到的平行四边形
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