高一物理人教版必修11.1质点、参考系和坐标系

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1、导入新课,在任何情况下，描述物体的运动都必须要考虑物体的大小和形状吗？,由于物体有大小和形状，各部分运动情况一般不同，要描述物体各部分空间位置随时间的变化，是很困难的。,1.1 质点 参考系和坐标系,第一章 运动的描述,知识与能力 认识建立质点模型的意义和方法，能根据具体情况将物体简化为质点，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。 理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。 通过实例理解参考系，知道参考系的概念及运动的关系，会用坐标系描述物体的位置。,教学目标,过程与方法 体会物理模型在探索自然规律中的作用，初步掌握科学抽象理想化模型的方法。 通过参考系的学

2、习，知道从不同角度研究问题的方法。 体会用坐标方法描述物体位置的优越性。,情感态度与价值观 认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性，培养学生热爱自然、勇于探索的精神。 渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。 渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想。,重点 理解质点的概念。 从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念。 难点 理解质点的概念。,教学重难点,1、物体和质点 2、参考系 3、坐标系,本节导航,1、物体和质点,怎样描述宇宙中的行星的运动？,研究一列北京到广州的列车的位置随时间的变化 关系，可以忽略物体的大小和形状， 将它看作是有质量的点,研究地球绕太阳公转， 可以忽略地球的大小和

3、形状,监测火箭发射时，用荧光屏上的小光点代替这个“庞大”的物体,我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。,（1）质点的定义,用来代替 物体的有质量的点叫做质点。,实际物体运动的描述,质点运动的描述,“具有质量”和“占有位置” ，但没有大小、没有形状。 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能简化为质点。 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，具体问题具体分析。 质点是一种科学抽象，是对实际物体的近似，是一种理想化的物理模型，这也

4、是物理学中常用的一种重要的研究方法。,（2）质点的特点,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。,理想化方法,（3）质点的条件,物体的形状、大小可忽略时，一般可以看作质点 例如：研究地球的公转 抛出去的手榴弹在空中的运动,平动的物体一般可以看作质点 例如：平直公路上行驶的汽车， 分析：车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。,物体只做转动时，不能看做质点,例如：乒乓球在空中只做旋转运动时,一个物体能否看成质点，是

5、由问题的性质决定的，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。,同一物体在不同情况下有时可看作质点，有时不可看作质点。 例如：一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可以将火车看成质点; 而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点,注意,一般来说，可以把撑杆跳高运动分为如下几个阶段：助跑、撑杆起跳、越过横杆。在下列几种情况下运动员能否看作质点，从中体会质点模型的建立过程。,练一练,（1）教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点？ （2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？ （3）测量其所跳高

6、度（判断其是否打破记录）时，能否将其看成质点？,不能。,纠正错误动作时不能忽略运动员的形状和大小。,能。,分析助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作。,能。,2、参考系,如何判断一个物体是运动的？,（1）参考系的定义,要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体称为参考系（reference frame）。参考系是研究机械运动的标准。,（2）参考系的选择,参考系的选择是任意的，应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则。一般选择地球和相对于地球静止的物体。描述地面上物体运动时，通常选地面或相对于地面静

7、止不动的其他物体作为参考系。,一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的，假定参考系不动。,比较两个物体的运动应选同一参考系。,选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会不同。,运动的相对性,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。就此意义而言，我们说运动是绝对的。但是，描述某一个物体的位置及其随时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。,运动的相对性,想一想,我们说下列物体是运动的，是拿什么作为参考系？,地面、观众、路旁的树,1. “小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”分别描述了两种运动情景，分别是以什么为参考系？,2. “月亮在莲花般的云朵里穿行”,3. “

8、坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？,4. “满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？,练一练,河岸、竹排,云朵,不矛盾,人、,山（地面）,3、坐标系,如何确定物体的位置？,若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？,x,o,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（coordinate system）。,（1）坐标系,坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化

9、的参考系。,注意,（2）坐标系的构成要素,直线坐标系,数字,原点,单位长度,正方向,物理量的符号,单位,（3）坐标系的种类 一维坐标（直线坐标系） 描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，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，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标 xA3m，若它运动到B点，则此时它的坐标 xB2m（“”表示沿 x 轴负方向）。,二维坐标（平面直角坐标系） 描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。,喷水抛物线,三维坐标（立体坐标系） 描述物体在空间的运动。,你能说出他们的位置吗?,手持式GPS定位

10、器,此刻处于我国哪个城市的什么部位？,科学漫步生活中的物理,全球卫星定位系统（GPS） 卫星测时测距导航 / 全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System 确定地球物体的具体方位，提供准确时间。,在地图上看到的经纬线，实际上就是在地球表面建立的坐标系,人造卫星,地面接收器,信 号,车载GPS定位系统,科学探索的必备物,GPS定位仪,1. 机械运动： 物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动，简称运动。 2. 参考系： 描述物体运动时，用来作参考的（假定为静止） 另外的物体。,课堂小结,3. 质点： 用

11、来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的物理模型（关键是要搞清什么时候可以看作质点）。 4. 坐标系: 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。,高考链接,（09广东理基）做下列运动的物体，能当做 质点处理的是（ ）,A. 自转中的地球,B. 旋转中的风力发电机叶片,C. 在冰面上旋转的花样滑冰运动员,D. 匀速直线运动的火车,D,1. 下列物体能看做质点的是（ ） A. 沿着斜面下滑的木块 B. 研究斜面上的木块是下滑还是翻滚 C. 电扇的叶片 D. 自转中的地球,课堂练习,2. 下列关于质点的说法中，正确的是（ ） A. 地球很大，一定不能看做质点 B. 原

12、子核很小，一定能看做质点 C. 同一物体在不同的情况中，有时可看做质 点，有时则不可看做质点 D. 质点是一种理想化模型，无实际意义,A,C,3. 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. 物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用 很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看 成质点 D. 只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动 的物体不可看成质点,C,4. 下列说法中正确的是（ ） A. 研究物体的运动，首先必须选定参考系 B. 参考系必须选择地面 C. 研究同一物体的运动时，选取地面或相对地 面静止的物体为参考系，所得出的

13、关于物体 运动的结论是相同的 D. 选取不同的参考系，所得出的关于物体运动 的结论可能是不同的,AD,5. 诗句“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别为（ ） A. 船和山 B. 山和船 C. 地面和山 D. 河岸和流水,A,6. 下列情况不能看成质点的是（ ） A. 研究绕地球飞行时航天飞机的轨道 B. 研究飞行中的直升机上的螺旋桨的转动情况 C. 计算从北京开往汕头的一列火车的运行时间 D. 计算火车通过路口所用的时间,BD,7. 关于参考系的选取，下列说法正确的是（ ） A. 参考系必须选取静止不动的物体 B. 参考系

14、必须是和地面联系在一起的 C. 在空中运动的物体不能作为参考系 D. 任何物体都可以作为参考系,D,8. 第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000米的高空飞行时，发现旁边有一个小东西，他以为是一只小飞虫，敏捷地把它抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓住子弹的原因是（ ） A. 飞行员反应快 B. 子弹相对飞行员是静止的 C. 子弹已经飞行的没劲了 D. 飞行员有手劲,B,9. 在公路上向左匀速运动的汽车，经过一棵果树时，恰有树上一个果子从上面自由落下，下图为运动的轨迹，在地面上观察到的运动轨迹是_车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是_。,A,B,C,D,A,D,10.

15、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。这些条件是（ ） 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,C,飞花两岸照船红， 百里榆堤半日风。 卧看满天云不动， 不知云与我俱东。,11. 诗中描述了什么物体的运动？ 它是以什么物体为参考系？ 你对诗人关于 “榆堤”、“云”、“我” 的运动与静止的说法有没有不同的认识？,1. 答：“一江春水向东流”是水相对岸（或者地面）的运动；“地球的公转”是说相对太阳运动的；“钟表的时针在转动”是说时针相对钟表表盘的运动；“太阳东升西落”是说太阳相对于地面的运动。 2. 解答：诗中描写船的运动，前两句写景，诗人在船上，握看云不动是以船为参考系的。云与我俱东是说以两岸为参考系，云与船均向东运动。,问题与练习,3. 答：通过测量可知，A的坐标是0.44m，B的坐标是0.36m。因此，解答本题时要先需要先测量图中桌面到地面的距离，计算出单位长度所表示的大小，及比例尺。然后再测量并计算。,