高一物理质点参考系和坐标系教案.docx

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高一物理质点参考系和坐标系教案

第一章运动的描述

按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：

基本概念、匀速直线运动；匀变速直线运动；运动图象。

其中重点是匀变速直线运动的规律和应用。

难点是对基本概念的理解和对研究方法的把握。

§1.1质点、参考系和坐标系

【重点】

1．理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道实际物体在什么条件下可看作质点。

2．知道什么是参考系及如何选择参考系。

在研究具体问题时，如何选取参考系。

如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系。

【难点】在什么情况下可以把物体看作质点，即将一个实际的物体抽象为质点的条件

1．机械运动——一个物体相对于另一个物体的位置变化叫机械运动，简称运动。

2．运动的绝对性和静止的相对性：

宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。

运动是绝对的，静止是相对的。

一、物体和质点

（二）物体和质点

1．定义：

代替物体的有质量的点，叫质点。

质点是一种科学抽象，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体的近似，是一个理想化模型。

①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。

②质点没有体积，因而质点是不可能转动的，任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。

③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。

同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。

2．实际物体在下列三种情况下都可简化为质点：

（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。

（2）物体上的各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某“点”的运动规律就可以代表它的整体运动情况了，故此时物体也可当质点处理。

（3）物体有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。

如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点。

3．突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。

质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。

一个物体能否视为质点，要具体情况具体分析。

例如：

一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，把它视为质点。

但是，同样这列火车，要计算它通过黄河铁路大桥所需的时间时，必须考虑列车的长度，不可把列车视为质点。

一个物体能否看作质点，主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可以忽略的因素，而不是仅仅取决于物体的大小。

地球虽然很大，但在研究地球绕太阳的公转时，地球的大小相对它到太阳的距离可以忽略，故可视为质点；乒乓球虽然小，在研究它的旋转对运动的影响时，却不能看成质点。

《——课堂练习部分——》

1.物体能否被看作质点的条件

下列说法正确的是（CD）

A.运转中的地球不能看作质点，而原子核可以看作质点

B.研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车可看作质点

C.研究奥运会乒乓球男单冠军孔令辉打出的乒乓球时，不能把乒乓球看作质点

D.研究在平直的高速公路上飞驰的汽车的速度时，可将汽车看作质点

点评：

只要是物体的大小和形状对所研究的问题来讲是次要因素，可以被忽略，物体就可以看成质点.

2.

（1）110米栏运动员的教练：

跨栏动作要领。

竞赛战术：

何时加速、匀速、冲刺等。

（2）桥长1000m、火车长300m，过桥的时间。

3.

A．能用木块上的一个点的运动来代表整个木块的运动吗？

（要看研究方向，如木块滑下的运动速度等可以）

B．研究小球边缘上一点的运动或小球滚下用时，能把小球看作质点吗？

4.

（1）地球是一个庞然大物，直径约为12800km，与太阳相距

km．研究地球绕太阳的公转时，能不能把它看成质点?

研究地面上各处季节变化的成因时，能不能把它看成质点?

（2）氧原子的核外有8个电子，研究它们轨道的差别，能不能把氧原子看成质点?

5.以下关于质点的说法正确的是（D）

A.质量小的物体可视为质点

B.体积小的物体可视为质点

C.各部分运动状态完全一致的物体可视为质点

D.在某些情况下地球也可以看作质点

二、参考系

1．〖定义〗为了确定物体的位置和描述物体运动而被用来作为参考的物体或物体系叫参考系。

2．选择不同的参考系来观察同一个运动，得到的结果会不一样。

3．参考系的选择：

描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。

在不说明参考系的情况下，通常应认为是以地面为参考系的。

4．绝对参考系和相对参考系的区别是什么。

绝对参考系：

相对研究对象绝对不动的物体，如大地。

〖物理情景〗

在平静的湖面上，一个坐在船仓里看不到周围环境，他能否通过观察判断出船是否在动？

〖总结〗

1．两物体相比较，相对位置发生变化，才能感知运动。

认为参考系静止不动。

2．选择不同参考系来观察同一物体运动，其运动的快慢方向均可能不同。

运动是相对的。

3．原则上参考系可以任意选择，但要使对运动的描述方便、简单。

《——课堂练习部分二——》

1．以下说法正确的是（CD）

A、参考系就是不动的物体

B、任何情况下，只有地球才是最理想的参考系

C、不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么运动的

D、同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果

2．两辆汽车在平直的公路上行驶，甲车内的人看见窗外树木向东移动，乙车内的人发现甲车没有运动，如果以大地为参考系，上述事实说明（D）

A.甲车向西运动，乙车不动B.乙车向西运动，甲车不动

C.甲车向西运动，乙车向东运动D.甲、乙两车都以相同的速度向西运动

3.第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m的高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，便敏捷的把它一把抓了过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹.飞行员能抓到子弹，是因为（C）

A.飞行员的反应快B.子弹的速度很小

C.子弹相对于飞行员是静止的D.飞行员有手劲

三、坐标系

1．定义：

如果物体沿直线运动，为了定量描述物体的位置变化，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。

2．一般来说，为了定量地描述物体的位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。

3．建坐标系时要注意：

原点、正方向、单位长度。

《——课堂练习部分三——》

1.汽车沿平直公路行驶，如何定量（准确）描述它的位置？

从哪个位置以怎样的运动状态运动到哪个位置。

2.要准确地描述物体的位置及运动状态需要建立坐标系．如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立一维坐标系，就能准确表达物体的位置。

3.如果物体沿直线运动，为了定量描述物体的位置及变化，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系，如图所示，若物体运动到A点，此时它的位置坐标xA=（3，0），若它运动到B点，则此时它的位置坐标xB=（-2，0）。

4.如图1－1－2（a）所示，质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止.若AC=100m，BC=30m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标系，则：

出发点的位置为-70m，B点位置是0m，C点的位置为30m，A到B的位置变化是70m，方向向东.C到B的位置变化为-30m，方向向西.

图1－1－2

点评：

建立坐标系确定物体的位置时，首先要确定原点的位置及坐标轴的正方向，再确定研究对象所处的坐标位置以及位置变化的情况即可.

【课堂小结】

为了强调坐标的概念，教科书用数学和物理学中通用的符号，即在直线运动中用x表示质点的位置，极坐标，用△x=x1－x2表示质点的位移。

在表示物理量的变化时，“△”实际上是我们以前都在使用的符号，学生不会感到困难。

相反，由于有了明确表示物理量的变化量的符号，学生更易区分某物理量与这个物理量的变化量。

练习一

1．下列情况中的物体，哪些可以看成质点（ACD）

A．研究绕地球飞行时的航天飞机

B．研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮

C．研究从北京开往上海的一列火车

D．研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱

2．对于参考系，下列说法正确的是（CD）

A．参考系必须选择地面

B．研究物体的运动，参考系选择任意物体，其运动情况是一样的

C．选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同

D．研究物体的运动，必须选定参考系

3．人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是运动的。

以车厢为参考系，人是静止的。

4．下述情况中的物体，可视为质点的是（ACD）

A．研究小孩沿滑梯下滑

B．研究地球自转运动的规律

C．研究手榴弹被抛出后的运动轨迹

D．研究人造地球卫星绕地球做圆周运动

5．关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（A）

A．研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物

B．由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物

C．一定要选固定不动的物体为参照物

D．研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物

练习二

1．下列关于质点的说法中，正确的是（　D　）。

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

2．在国庆60周年阅兵式上，作为飞机编队领头的预警指挥机飞过天安门广场，以下说法正确的是（　A　）。

A．研究飞机从出发到返回所用的时间时可以把飞机看做质点

B．研究飞机通过某一个标志杆所用的时间时可以把飞机看做质点

C．研究飞机在空中的动作时可以把飞机看做质点

D．因为飞机很大，所用不能把飞机看做质点

3．一个小球从距地面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（　B　）。

A．2m　－2m　－1m

B．－2m　2m　1m

C．4m　0　1m

D．－4m　0　－1m

4．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，同时加上烟雾效果；摄影师把人物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（　C　）。

A．“孙悟空”B．平台

C．飘动的云D．摄影师

5．我们研究物体的运动时，在某些特定情况下，可以不考虑物体的___大小__和___形状____，把它简化为一个___有质量__的点，称为质点，质点是一个__理想化___的物理模型。

6．如图1－1－3所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点，由图判断A点的坐标、B点的坐标和运动路程.

图1－1－3

7．第16届亚运会于2010年11月12日在广州开幕，火炬传递在广东省内21个地级以上城市举行。

观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的火炬的火焰，则甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况如何？

甲可能静止，也可能向左或向右运动，乙向左运动。

解析：

由旗帜的飘动方向可知风向向左。

甲火炬手的火炬的火焰向左飘动，则甲可能静止，可能向右运动，也可能向左以小于风速的速度运动；乙一定向左以大于风速的速度运动。