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第一节质点参考系和坐标系课标定位学习目标：1.理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件．2．理解参考系的概念，知道运动具有相对性．3．通过对坐标系的理解，会建立坐标系和定量描述物体位置的变化．4．体会科学研究中建立物理模型的重要方法．重点难点：1.对物体能否看做质点的判断．2．不同参考系下物体运动的描述．核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第1节质点参考系和坐标系课前自主学案一、物体和质点1．质点：在某些情况下，不考虑物体的____、____，把它简化为一个有____的物质点．2．把物体看成质点的条件物体的____和____等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点．3．说明：质点是一个____的物理模型，实际生活中并不存在．大小形状质量大小形状理想思考感悟1．地球是否可以看成质点？提示：若研究地球公转周期，转道及在太阳系中的位置时，可看成质点；若研究地球上昼夜交替、四季变化或地理地貌等，不能看成质点．二、参考系1．定义：在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，选来作为_____的物体．2．说明(1)同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果会有所不同．也就是说，物体的运动具有_______．(2)参考系的选取是_____的，但应以观测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．参考相对性任意地面思考感悟2．电影《闪闪的红星》中有两句歌词：“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，那么它们分别是以什么为参考系的？提示：江岸；竹排．三、坐标系1．为了定量地描述物体的____及___________，需要在参考系上建立适当的______．2．建立坐标系时，必须标上______、_______和____________．3．分类：一维_____________，二维___________和三维空间坐标系．位置位置的变化坐标系原点正方向单位长度直线坐标系平面坐标系核心要点突破一、对质点的进一步理解1．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”和“占有位置”，但是质点没有大小、体积、形状，但它与几何中的“点”有本质的区别．(2)质点是实际物体的一种高度抽象，实际中并不存在．是一种“理想化模型”，这是物理学中经常采用的一种研究方法．2．物体能否看做质点的几种情况(1)物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计．例如研究地球的公转问题时，地球可视为质点，而研究月食问题时，地球的大小就不能忽略，不能视为质点．(2)做平动的物体，由于物体上各点的运动情况完全相同，通常可以用一点来代替整个物体的运动，但并不是任何情况下都能看做质点．例如研究火车通过桥梁的时间时，火车的长度不能忽略，故不能看做质点．(3)物体虽然有转动，但是因转动而引起的物体各部分的运动差异对所研究的问题不起主要作用时，物体可视为质点．研究物体的转动或由转动产生的现象时，物体不能视为质点．例如研究昼夜交替现象时，地球不能视为质点．特别提醒：(1)并不是只有很小的物体才能被看做质点，也不是很大的物体就一定不能被看做质点，关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素．(2)对于同一物体，能否将其看做质点要视研究的问题而定，例如研究地球的自转时，不可以视地球为质点，研究地球的公转时，就可以视地球为质点．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(2011年合肥高一测试)下列关于质点的说法中正确的是()A．只要是体积很小的物体都可看做质点B．只要是质量很小的物体都可看做质点C．质量很大或体积很大的物体都一定不能看做质点D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点解析：选D.质点是一种理想化的模型，物体能否被看做质点由所研究的问题决定．当物体的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，反之则可以看做质点，如当求火车从北京到上海的时间时火车可看成质点，当求火车通过某一桥的时间时火车则不能看成质点．二、对参考系的进一步理解1．选取参考系的意义(1)有了参考系，才能确定物体的位置．(2)选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动．试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰的位置和航向．(3)参考系选得不同，则对同一个物体的运动得出的结论也不同．通常在研究地面上物体的运动时，如果不声明参考系，则默认以地面为参考系．2．参考系的四性(1)标准性，选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准．(2)任意性．(3)统一性，比较不同物体的运动应选择同一参考系．(4)差异性，对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同．特别提醒：(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言．(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时，必须选取同一个参考系．(3)无论物体原来运动情况如何，一旦把它选为参考系，就认为它是静止的．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．(2011年衡阳高一检测)下列说法正确的是()A．参考系是为了研究物体运动而选取的B．宇宙中的物体有的静止，有的运动C．只能选取不动的物体作为参考系D．同一个运动对不同的参考系，其观察结果一定相同解析：选A.宇宙中一切物体都是运动的，绝对不动的物体是不存在的，B错；在研究物体的运动时，必须要选取参考系，并且参考系的选取是任意的，选取不同的参考系，对同一物体的运动得出的结论可能是不同的，故A正确，C、D错误．三、建立坐标系的意义及方法1．意义(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位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．(2)物体的位置可认为是质点在某时刻所在的空间的一点．2．方法(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，即做二维运动时，需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标(平面坐标)．(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(空间坐标)．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＝2m；乙中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；丙中P点位置坐标为x＝2m，y＝3m，z＝0m.图1－1－1即时应用(即时突破，小试牛刀)3．以灯塔为坐标原点，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，某时刻一艘海轮的坐标为x＝6km，y＝8km，求该海轮距灯塔的直线距离为多少？解析：根据题意以灯塔为坐标原点建立直角坐标系，如图所示．此时海轮到灯塔的距离为：OO′＝62＋82km＝10km.答案：10km课堂互动讲练物体能否看做质点的判断例1下列关于质点的一些说法，其中正确的有()A．研究和观察日食时，可以把太阳看成质点B．研究地球的公转时，可以把地球看成质点C．研究地球的自转时，可以把地球看成质点D．原子核很小，一定可把它看做质点【思路点拨】物体能否被看做质点，关键是要看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可以忽略．【精讲精析】观察日食时，会看到日偏食、日全食等现象，显然太阳的大小不能忽略，故选项A错误；由于地球的直径是1.28×104km，其公转半径是1.49×108km，它是地球直径的104倍还要多，故研究地球的公转时，可以把地球看成质点，选项B正确；显然在研究地球的自转时，地球本身的体积就不能忽略了，这时就不能把地球看做质点了，因此选项C错误；原子核虽小，但研究其结构时，无论如何也不能把它看做质点，选项D也是错误的．【答案】B【方法总结】(1)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忽略．(2)研究的目的不同，同一个物体的主、次要因素也会发生变化．变式训练1(2011年运城高一检测)下列有关质点的说法中，正确的是()A．研究哈雷彗星的公转时，哈雷彗星可看做质点B．花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作，此时该运动员看做质点C．用GPS定位系统确定正在南极冰盖考察的某科考队员的位置时，该队员可看做质点D．因为子弹的质量、体积都很小，所以在研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时，可以把子弹看做质点解析：选AC.哈雷彗星的大小与公转轨道的长度相比可忽略，故能看做质点，A对；若把滑冰运动员看做质点，无法研究其动作，故B错；在确定科考队员的位置时，该队员可看做质点，故C对；研究子弹穿过一张纸的时间时，纸的厚度可忽略，而子弹的长度不能忽略，故D错．参考系与相对运动问题例2两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，若以地面为参考系，上述事实说明()A．甲车向东运动，乙车不动B．乙车向东运动，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向东运动【精讲精析】物体的运动是相对参考系而言的，同一物体所选参考系不同，其运动情况一般不同．本题中，树木和地面是连在一起的，相对地面静止，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，说明甲车在向东运动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面向东运动，所以乙车相对地面也向东运动且与甲车速度相同．【答案】D【方法总结】物体是静止还是运动，都是相对于参考系而言的．选定参考系后，某物体相对于参考系的位置发生了改变，则该物体就是运动的；某物体相对参考系的位置没有发生改变，则该物体为静止的．变式训练2敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风光多闪烁，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()A．流水和河岸B．船和山C．山和船D．河岸和山解析：选B.从“看山恰似走来迎”，好像山迎面走来，可以知道，这时观察者站在船上，是以船为参考系的；“仔细看山山不动，是船行”，指山其实没有动，只是船动了，以山为参考系，船是运动的，B是正确的．对坐标系的理解和应用例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．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1m【思路点拨】解答本题的关键是正确地建立坐标系，并在坐标系中标出各个时刻对应的位置．【自主解答】根据题意建立如图1－1－2所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确．图1－1－2【答案】B【题后反思】要确定物体的位置及变化，需建立适当的坐标系．研究直线运动，要建立直线坐标系，这样对描述质点的位置以及位置的变化就比较清晰、简洁．变式训练3李小华所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走120m，再向东走40m就到了他所在的教室，请你画出教室的位置(以校门口为坐标原点)．解析：建立直角坐标系，x轴正方向表示东，y轴正方向表示北，则教室位置如图所示．答案：见解析图