1.1质点、参考系和坐标系 学案（人教版必修1）

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1、第一章第一章 运动的描述运动的描述 学案学案 1 质点质点 参考系和坐标系参考系和坐标系1物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动 2我们在研究物体的运动时，在某些特定情况下，可以不考虑物体的形状和大小，把 它简化为一个有质量的物质点，称为质点，质点是一个理想化的物理模型 3研究地球的自转时不能看做质点，研究地球的公转时可以看做质点 4在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否 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参考系的选取原则上是任意的，但 在实际问题中，以研究问题方便、对

2、运动的描述尽可能简单为原则；研究地面上运动的物 体，一般选取地面为参考系 5选择不同的参考系描述同一物体的运动，其结果会有所不同 6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.一、质点 问题情境 研究一只雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔的高度时；研究 2010 年温哥华冬奥会我国优 秀运动员夫妻搭档申雪、赵宏博在双人滑中的溜冰动作时；研究“嫦娥二号”近月卫星 绕月球转动一圈的时间时 1以上问题中哪些可以看做质点？ 答案 1.研究雄鹰的高度时，其动作对研究问题的影响可以忽略，可以看做质点；研 究溜冰的动作时则不能看做质点；“嫦娥二号”对转动一圈的时间无影响，可看做质点 2把物体

3、看做质点的条件是什么？ 答案 当物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略时才可以看做质点 要点提炼 1看成质点的条件： 一个物体能否看成质点，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、质量和运动速度的大小无关即使是同一个物体，在研究的问题不同时， 有的情况下可以看做质点，而有的情况下不可以看做质点 2理想化模型： (1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学抽 象，实际不存在 (2)质点是一种“理想化模型” 问题延伸 我们是否可以这样认为：很大的物体不能看成质点，很小的物体一定可以看成质点呢？答案 物体是否可以看成质点，不是看物体的形状

4、和大小，而是看形状和大小是否对 研究问题有影响，很小的物体若对研究问题有影响也不能看成质点二、参考系问题情境 1当我们坐在“和谐号”动车组里从北京到上海看世博会时，会看到窗外的树木和高 山飞速向后奔去，但是我们看车厢的时候，车厢并未动，为什么会出现这样两种不同现象呢？ 2在我国东南部的一个大城市，某天下午，天空飘着朵朵白云，中心广场上人来人 往当一大片白云飘至一座高楼上方时，突然听到有人大喊：“大楼要倒了！”其他人猛 然抬头观看，也发现大楼正在慢慢倾倒，便纷纷狂奔逃生，造成交通堵塞等混乱局面但 过了好久，高楼并没有倒塌，再仔细观望，大楼依然矗立请你探究这一现象背后的原因 是什么？ 答案 1.看

5、到树木和高山向后运动是以自己或动车为参考系，看车厢，车厢未动也是 以自己为参考系 2描述一个物体的运动，总是相对于其他物体而言的，这就是运动的相对性以地面 为参考系，大楼是不动的；可是抬头望高楼时是以天空为背景的，天空中的白云在移动， 但人们抬头时误以为白云是固定不动的，所以产生了大楼在运动的错觉由此可见，在以 不同的物体为参考系的情况下，对同一个物体的运动，其观察结果是不同的 要点提炼 1研究物体的运动时假定不动的那个物体，叫参考系同一个运动物体由于选择的参 考系不同，观察的结果常常是不同的 2在处理实际问题中，如果题目不做特殊说明，都是选地面为参考系对物体的运动进 行描述的 3参考系的选取

6、原则是：使物体运动的描述以及问题的研究简洁、方便 问题延伸 在发生重大自然灾害时经常用飞机空投物资地面上的人看到从匀速飞行的飞机上空 投的物资做曲线运动，而飞行员却看到物资始终在飞机下方为什么会出现两种不同的结 果呢？ 答案 同一物体的运动，选择不同的参考系来观察，观察到的现象可能不同地面上 的人是以地面为参考系的，而飞行员是以自己或飞机作为参考系的 例 1 分析研究下列物体运动时，研究对象能当做质点的是( ) A沿曲线飞行在空中的足球 B做花样溜冰的运动员 C从斜面上滑下的物体 D运动员发出的弧旋乒乓球 解析 足球在踢出后要在空中飞出长长的弧线，足球的大小尺寸和旋转情况，相对于 这么长的弧线

7、可以忽略不计，因而可以把这时的足球当做质点 花样溜冰运动员的动作复杂，既有旋转又有平移，若对运动员的动作进行技术分析， 显然不能把其视为质点但若只研究运动员的滑行路线，则可以把其视为质点 从斜面上滑下的木块，其各部分的运动情况都相同，故可把木块看做质点 弧旋的乒乓球在转动，其各点的运动情况不同，因而不能把它看做质点 答案 AC 变式训练 1 在以下的哪些情况中可将所研究的物体看成质点( ) A研究某学生骑车由学校回家的速度 B对这位学生骑车姿势进行生理学分析 C研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹 D研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面 答案 AC 解析 质点是指有质量而不考虑大小和形状

8、的物体它是我们为了研究问题的方便而 引入的一种理想化模型，A、C 情景中物体的大小和形状能忽略，因而可看成质点；B、D 情景中所研究的问题都涉及物体的不同部分，此时的物体就不能再看成质点，否则问题将 无法研究例 2 甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向 下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动这三架电梯相对地面的可能运动情况是( ) 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甲向上、乙向上、丙也向上 解析 电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系甲 中乘客看高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动同理

9、，乙相对甲在向上运动， 说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快丙电梯无论是静止还是在向下运动， 或者以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看见甲、乙两架电梯都会感到甲、乙是 在向上运动 答案 BCD 变式训练 2 观察图 1 中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列 说法正确的是( )图 1 A甲、乙两车一定向左运动 B甲、乙两车一定向右运动 C甲车可能运动，乙车向右运动 D甲车可能静止，乙车向左运动 答案 D 解析 图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左(相 对于地面而言)甲车上的旗子向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向 左刮

10、；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左刮；三是甲车向左运动但速度 小于风速，因此风仍能把小旗向左刮对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速 时，风才能把小旗向右刮故只有选项 D 正确 例 3 如图 2 所示，一个小球从距地面 4 m 高处落下，被地面弹回，在距地面 1 m 高 处被接住坐标原点定在抛出点正下方 2 m 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( )图 2 A2 m，2 m，1m B2 m,2 m,1 m C4 m,0,1 m D4 m,0，1 m 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2 m，B 点为坐标原

11、点，D 点为地面，坐标为 2 m，C 点为接住点，坐标为 1 m，所以选项 B 正确 答案 B 变式训练 3 湖中 O 点有一观察站，一小船从 O 点出发向东行驶 4 km，又向北行驶 3 km，则 O 点的观察员对小船位置的报告最为精确的是( ) A小船的位置变化了 7 km B小船向东北方向运动了 7 km C小船向东北方向运动了 5 kmD小船的位置在东偏北 37方向，5 km 处 答案 D 解析 如果取 O 点为坐标原点，东方为 x 轴正方向，北方为 y 轴正方向，则小船的位 置坐标为(4 km,3 km)或 x4 km，y3 km，小船虽然运动了 7 km，但在 O 点的观察员看来，

12、它离自己的距离是 km5 km，方向要用角度表示，sin 0.6，因此423235 37，如图所示 【效果评估】 1关于质点的概念，下列叙述中正确的是( ) A任何细小的物体都可以看做质点 B任何静止的物体都可以看做质点 C在研究某一问题时，一个物体可以视为质点，那么在研究另一个问题时，该物体 也一定可视为质点 D一个物体可否视为质点，要看所研究问题的具体情况而定 答案 D 解析 质点是为了研究问题的方便，将物体抽象成有质量而无大小形状的点，一个物 体可否视为质点，要看所研究问题的具体情况而定 2关于参考系的选取，下列说法中正确的是( ) A研究物体的运动，必须选定参考系 B描述一个物体的运动

13、情况时，参考系是可以任意选取的 C实际选取参考系时，应本着便于观测和使对运动的描述尽可能简单的原则来进行， 如研究地面上的运动时，常取地面或相对于地面静止的其他物体做参考系 D参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体 答案 ABC 解析 描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的，但对于不同的参考系， 物体的运动情况往往不同，实际选取参考系时，应本着便于观测和使对运动的描述尽可能 简单的原则来进行 3 “坐地日行八万里，巡天遥看一千河”这句诗表明了( ) A坐在地上的人是绝对静止的 B坐在地面上的人相对于地球以外的其他星体是运动的 C人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的 D以上说法

14、都错误 答案 BC 4下列关于质点的说法正确的是( ) A研究和观察日食时可把太阳当做质点 B研究地球的公转时可把地球看做质点 C研究地球的自转时可把地球看做质点 D原子核很小，可把原子核看做质点 答案 B 5一质点在 x 轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表： t/s012345 x/m054171 (1)请在 x 轴上标出质点在各时刻的位置 (2)质点在哪个时刻离坐标原点最远？此时刻它离坐标原点的距离为多大？ 答案 (1)图略 (2)t4 s 时离坐标原点最远，距离为 7 m.1关于质点，下列说法中正确的是( ) A只有体积很小的物体才能看做质点 B研究旋转效应的足球，可把足球看做质点 C在

15、太空中进行飞船对接的宇航员观察该飞船，可把飞船看做质点 D从地球上的控制中心跟踪观察在太空中飞行的宇宙飞船，可把飞船看做质点 答案 D 解析 一个物体可否视为质点，要看所研究问题的具体情况而定，与物体的体积大小 无关，通常情况下，平动的物体可看成质点 2两辆汽车在平直公路上行驶，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( ) 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、乙两车以相同的速度都向西运动 答案 D 3下列说法中正确的是( ) A质点一定是体积、质量都极小的物体 B当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，因为火车上各点的运动状态相同，所 以可以将火车视为质点 C研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论研究哪方面，自行车都不能视 为质点 D地球虽大，且有自转和公转，但有时可视为质点 答案 D 4在研究物体的运动时，力学中引入“质点”的概念，从科学方法上来说属于( ) A极限分析物理问题的方法 B观察实验的方法 C建立理想物理模型的方法 D等效替代的方法 答案 C 解析 质点的引入是忽略次要因素，抓住主要因素，是一种建立理想物理模型的方 法 5科考队员乘坐橡皮艇从长江上游顺流