人教版 高中物理必修1课件-第1章 第1节 质点 参考系和坐标系

人教版 高中物理必修1课件-第1章 第1节 质点 参考系和坐标系

1.机械运动是指一个物体相对于其他物体 的位置变化。 2．质点是指不考虑物体的大小和形状， 用来代替物体的有质量的点。 3．参考系是指为了描述物体的运动而假 定为静止不动的物体。 4．坐标系可以定量地描述物体的位置 及位置的变化 1．质点 研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体 的 和 ，把它简化为一个有 的物质点，这样 的点称为质点。 2．把物体看成质点的条件 物体的 和 对研究问题的影响可忽略不计时， 就可以把物体看成质点。 [自学教材] 大小 形状 质量 大小 形状 [重点诠释] 1．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的抽象，实际并不存在。 (2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的 主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。 (3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的 复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研 究方法。 2．对质点的认识 (1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点 是“具有质量”，但是没有大小、体积、形状，它与几何 中的“点”有本质区别。 (2)质点是一种“理想化模型”。 (3)可将物体看成质点的几种情况： (4)一个物体能否看做质点，与物体本身的大小和形 状无关。关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动中 是否为次要因素。 [特别提醒]　体积很小的物体不一定能看成质点，体 积很大的物体也可能会被看成质点。 1．下列关于质点的说法中，正确的是 (　　) A．质点就是一个体积很小的球 B．只有很小的物体才能看成质点 C．质点不是实际存在的物体，只是一种理想化模型 D．大的物体一定不能看成质点 解析：质点不是实际存在的物体，更不是小球，是实际物体 的近似，是一种理想化模型。一个物体能否看成质点，并不 在于它的大小，关键在于在所研究的问题中，其大小能否忽 略，综上所述只有C项正确。 答案：C 1．定义 在描述物体的运动时，用来做 的物体称为参考系。 2．说明 (1)同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动 结果可能会有所不同，即物体的运动具有 。 (2)描述一个物体的运动时参考系可以任意选择，但一般 以观察方便和描述运动简单为原则，研究地面上物体的运动时， 常选 为参考系。 [自学教材] 参考 相对性 地面 [重点诠释] (1)由于物体的运动具有相对性，所以描述物体的运动 时，必须首先选好参考系 (2)在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同 一个物体在不同阶段的运动，必须选取同一参考系。 (3)在研究物体的运动情况时，如果一个物体一旦被选 为参考系，就认为它是静止的。 (4)在解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明， 但选其他物体作为参考系时必须指明。 2．下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是 (　　) A．诗句“飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的 B．“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮 水为参考系的 C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山 为参考系的 D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗 为参考系的 解析：选项A中的研究对象是“水”，流下三千尺，故应以 地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮 水”，扑面而来，应以观察者为参考系，该选项错误；选项 C中的研究对象是“轻舟”，已过万重山，是以万重山为参 考系，该选项正确；选项D中的研究对象是“国旗”，是以 地面或旗杆为参考系的，该选项错误。 答案：C (1)物体做机械运动时，其位置会随时间发生变化，为了 定量地描述物体的 及 ，需要在参考系上建 立适当的坐标系。 (2)建立坐标系时，必须标上 、正方向、 。 [自学教材] 位置 位置的变化 单位长度原点 [重点诠释] 1．坐标系的种类 (1)直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动 时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和 标度，建立直线坐标系。 (2)二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动时， 需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标系(平 面直角坐标系)。 (3)三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个 坐标确定它的位置，即三维坐标系(空间坐标系)。 如图1－1－1所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点 位置坐标为x＝2 m；乙中N点位置坐标为x＝3 m，y＝4 m； 丙中P点位置坐标为x＝3 m，y＝4 m，z＝2 m。 图1－1－1 [特别提醒]　建立何种坐标系要针对物体是在直线上、 平面内，还是空间中运动而定。 2.原则 建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷。 3．如图1－1－2所示，桌面离地面的高度 是0.8 m，坐标系原点定在桌面上，设竖直 向下为坐标轴的正方向，A、B离地面的高 度分别是1.3 m、0.4 m，问A、B的坐标 应该是多少？ 图1－1－2 解析：根据所建直线坐标轴可知，A点的坐标应为 xA＝－(1.3 m－0.8 m) ＝－0.5 m； B点的坐标应为 xB＝0.8 m－0.4 m＝0.4 m。 答案：xA＝－0.5 m，xB＝0.4 m [例1]　下列说法不正确的是 (　　) A．运动中的地球不能看成质点，而原子核可以看成质点 B．研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车不能看 成质点 C．研究奥运会乒乓球女单冠军张怡宁打出的乒乓球时， 不能把乒乓球看成质点 D．研究在平直的高速公路上飞驰的汽车的速度时，可以 将汽车看成质点 [思路点拨]　一个物体能否看做质点，要看物体的形状和 大小对研究问题的影响是否可以忽略。 [解析]　当研究地球的公转时，由于地球直径(约 1.3×107 m)比地球与太阳之间的距离(约1.5×1011 m)要小 得多，可以忽略不计，可以把地球看成质点(忽略地球的 自转)；当研究地球的自转引起的昼夜交替等现象时，就 不能忽略地球的大小和形状，当然就不能把地球看成质点 了。当研究电子绕原子核的运动情况时，因为原子核的半 径只相当于原子半径的十万分之一，所以可以把原子核看 成质点；但若研究有关原子核结构的问题时，就不能把原 子核看成质点，选项A错；研究火车通过路旁的一根电线 杆的 时间时，因电线杆的粗细比火车的长度小得多，故电线杆可 以看成质点，而火车不能看成质点，选项B正确；奥运冠军张 怡宁打出的乒乓球虽小，但飞旋多变，不能看成质点，C正确； 在平直的高速公路上飞驰的汽车，尽管车轮在转动，但我们 研究的是汽车的速度，对整个车的运动来讲，车轮的转动不 是研究的主要问题，可将车看成质点，D正确。 [答案]　A ［借题发挥］ 做平动的物体在不研究其运动规律的时候，有时也 要考虑到物体的长度，因而不一定能当作质点，翻转的物 体在不研究其转动问题时有时也可以看成质点。 1．下列哪些现象中的物体可视为质点 (　　) A．研究“神七”飞船绕地球飞行的高度 B．地面上放置一个木箱，在上面的棱角处用水平力推， 研究它是滑动还是翻转的问题 C．研究汽车在行驶过程中汽车中齿轮的转动问题 D．研究刘翔跨栏动作是否科学合理 解析：在研究“神七”飞船绕地球飞行的高度的问题中， 飞船的大小和形状属于次要因素，飞船可视为质点；研究 木箱是否翻转的问题中，其大小和形状属于主要因素，不 能将木箱视为质点；研究汽车部件的运动情况，不能将汽 车的大小忽略，所以汽车不能被视为质点；研究动作问题 中，身体的大小和形状属于主要因素，不能将刘翔视为质 点。选项A正确。 答案：A [例2]　热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致 热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在 一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房 匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀 速下降。那么，从地面上看，以下有关甲、乙、丙的运动情况的 说法错误的是 (　　) A．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙停在空中 B．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速下降，且v丙＜ v甲 C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速上升 D．甲、乙匀速下降， v乙＞v甲，甲，丙匀速下降, 且v丙＞v甲 [审题指导]　解答本题应注意以下两点： (1)选择不同的参考系，物体运动情况的描述不同。 (2)要比较物体运动的快慢，必须选择同一参考系。 [解析]　楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是 匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且 v乙＞v甲。甲看到丙匀速上升，有三种可能：丙静止；丙 匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v甲。丙看到乙匀速下降， 也有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v 丙＜v乙。综上所述，AB、C正确， D错误。 [答案]　 D ［借题发挥］ 描述物体的运动，必须选择参考系。其一般方法为： (1)确定研究对象。(2)根据题意确定参考系，并假定参考 系是不动的。(3)分析被研究物体相对于参考系的位置变 化情况。 2．甲、乙两辆汽车在平直的公路上并排行驶，甲车内的旅 客看见窗外的树木向东移动，乙车内的旅客发现甲车没有 运动。如果以地面为参考系，上述事实表明 (　　) 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、乙两车以相等的速度都向西运动 解析：旅客观察物体的运动，实际上是以自身(或与自身保 持相对静止的车厢)为参考系的。从“乙车内的旅客发现甲 车没有运动”这一条件容易判断，甲、乙两车的运动快慢 是相等的，方向也是相同的；又从“甲车内的旅客看见窗 外的树木向东移动”这一条件可以判断，甲车向西运动。 故甲、乙两车以相等的速度都向西运动，选项D正确。 答案：D [例3]　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 (　　) A．2 m，－2 m，－1 m　　　　B．－2 m,2 m,1 m C．4 m,0,1 m D．－4 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 (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的原 点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标不同。 (2)物体的位置变化与坐标系原点的选取、坐标轴正 方向的规定无关。 ［借题发挥］ (1)若选择抛出点为坐标原点，向下的方向为坐标轴的正方 向。则抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是多少？ (2)抛出点与接住点之间的距离是多少？此距离与坐标原点 的位置有无关系？ 解析：(1)改变坐标系后三点的位置坐标分别是： 0,4 m,3 m。 (2)抛出点与接住点之间的距离为：x＝4 m－1 m＝3 m 此距离与坐标原点的位置无关。 答案：(1)0,4 m,3 m　(2)3 m，无关