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学案1质点参考系和坐标系[目标定位]1.理解什么是质点，知道质点是一种理想化的物理模型.2.能说出把物体看做质点的条件.3.知道参考系，知道对物体运动的描述具有相对性.4.知道坐标系及其种类．一、质点[问题设计]1．2013年田径世锦赛男子100米飞人大战，牙买加选手博尔特以9秒77逆转摘金．教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把他看成一个“点”？在研究博尔特百米比赛所用的时间时，能否把他看成一个“点”？答案不能能2．在由北京开往广州的列车上，小伟想研究火车的运行时间，能否把火车看成一个“点”？如果要研究火车通过一架铁路桥的时间，能否把火车看成一个“点”？答案能不能[要点提炼]1．质点：在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化成一个有质量的物质点，这样的点称为质点．2．质点的特点(1)质点是用来代替物体的有质量的点，它忽略了物体的大小和形状等次要因素，而突出了物体具有质量这个主要因素．它与几何中的“点”有本质区别．(2)质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上不存在(填“存在”或“不存在”)．3．物体可以看成质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计．[延伸思考]很大的物体一定不能看做质点，而很小的物体一定可以看做质点吗？请举例说明．答案不是．研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点，而研究乒乓球的发球(如旋转问题)时不能把乒乓球看做质点．二、参考系[问题设计]在奔驰的大巴中，小伟看着窗外说：“快看，树在飞快地往后跑！”小霞看了说：“不对，是我们和汽车在往前跑，树怎么会动呢！”科学老师笑咪咪地说：“你们说得都对！”你同意科学老师的说法吗？为什么？答案同意．对于一个物体运动情况的描述，取决于所选的参考系，选取的参考系不同，对同一物体运动的描述也往往不同．[要点提炼]1．参考系：在描述一个物体的运动时，用来做参考的其他物体叫参考系．2．2．参考系对观察结果的影响(1)选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同．(2)运动和静止的相对性：如果一个物体相对参考系位置不变，我们就说这个物体是静止的；如果物体相对参考系的位置改变，我们就说这个物体是运动的．静止是相对(填“相对”或“绝对”)的，而运动是绝对(填“相对”或“绝对”)的．3．参考系的选取原则：参考系的选取可以是任意的．在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．如果题目不做特殊说明，都是选地面为参考系．三、坐标系[问题设计]描述下列三种运动需要建立怎样的坐标系呢？(1)描述百米运动员在运动中的位置．(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置．(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置．答案(1)以起点为坐标原点，建立一维直线坐标系；(2)以滑冰场中心为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立二维平面直角坐标系；(3)确定一点(如机场所在位置)为坐标原点，建立三维空间直角坐标系．[要点提炼]1．要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系，坐标系上包括原点、正方向和单位长度．2．研究质点的直线运动时，一般建立一维直线坐标系，坐标轴上的一个坐标点对应质点的一个位置．3．坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上；坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离．一、对质点的理解例1下列关于质点的说法中，正确的是()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．体积很小的物体更容易看作质点C．凡轻小的物体，皆可看作质点D．当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，即可把物体看作质点解析建立理想化模型是物理中重要的研究方法，对于复杂问题的研究有重大意义，A错误；一个物体能否看作质点不应看其大小，关键是看其大小对于研究的问题的影响能否忽略，体积很小的物体有时可以看成质点，有时不能看成质点，B错误；一个物体能否看作质点不以轻重而论，C错误；物体能否看成质点取决于其大小和形状对所研究的问题是否属于无关或次要因素，若是就可以看成质点，D正确．答案D例2分析研究下列物体的运动时，研究对象能看做质点的是()A．研究“嫦娥三号”“奔月”的过程B．研究奥运冠军邓琳琳在平衡木上的动作C．研究从斜面上滑下的木块的滑行时间D．研究运动员发出的弧旋乒乓球的旋转情况解析研究“嫦娥三号”“奔月”的过程，其形状、大小可以忽略不计，可以把它看成质点．对邓琳琳在平衡木上的动作进行技术分析，不能把她看做质点．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．弧旋乒乓球在转动，其各点的运动情况不同，研究其旋转情况时不能把它看做质点．答案AC二、参考系与相对运动例3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．“钱塘江观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮水作为参考系的C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山作为参考系的D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，是以国旗作为参考系的解析选项A中的研究对象是“水”，故是以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，是以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，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三、坐标系的建立及应用例4在60周年国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，以北京长安街为坐标轴，向西为正方向，以长安街中心为坐标原点O，建立一维直线坐标系．一辆彩车最初在原点以东3km处，一段时间后行驶到原点以西2km处．这辆彩车的最初位置和最终位置坐标分别是()A．3km；2kmB．－3km；2kmC．3km；－2kmD．－3km；－2km解析坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负．彩车最初在原点以东且距原点3km处，所以最初位置坐标是－3km，同理，最终位置坐标是2km，故B正确．答案B质点质点概念两要点具有物体的全部质量忽略大小和形状把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计参考系定义说明研究同一个物体的运动，选择的参考系不同，运动情况可能不同研究地面上物体的运动，一般取地面为参考系坐标系可以定量描述物体的位置及位置变化坐标系三要素：原点、正方向、单位长度1.(对质点的理解)在以下情况中可将所研究的物体看成质点的是()A．研究撬棒撬物体时用力大小与支点位置的关系B．研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来，即两器分离过程中“玉兔”一连串技术含量极高的“慢动作”C．研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹D．研究旋转的电扇扇叶所受阻力大小的影响因素质点参考系和坐标系答案C解析质点是指有质量而不考虑大小和形状的物体，它是我们为了研究问题的方便而引入的一种理想化模型．C情景中物体的大小和形状能忽略，因而可看成质点；支点位置影响用力大小，撬棒不可以看做质点；研究“嫦娥”、“玉兔”两器分离过程中的技术动作时，不能把“玉兔”看成质点；扇叶所受阻力与扇叶的形状、大小有关，不能看做质点．故选C.2．(参考系与相对运动)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1A.甲、乙两车一定都向左运动B．甲、乙两车一定都向右运动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解析题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)．甲车上的小旗向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向左吹；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左吹；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吹．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右吹．故只有选项D正确．3．(坐标系的建立及应用)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、被接住点的位置坐标分别是()A．2m，－2m，－1mB．－2m,2m,1mC．4m,0,1mD．－4m,0，－1m答案B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－2m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2m，C点为小球被接住的点，坐标为1m，所以选项B正确．题组一质点的理解1．关于质点，下列说法中正确的是()A．质点是一个理想模型，实际上不存在B．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的C．凡是小的物体，皆可以看成质点；凡是大的物体，皆不能看成质点D．如果物体的形状和大小对于所研究的问题属于无关或次要因素时，可把物体看成质点答案AD2．下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是()A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时答案BD3．下列关于质点的理解与判断的说法中正确的是()A．体积小的物体都能看成质点B．质量巨大的物体都不能看成质点C．研究“神十”和“天宫”对接过程时，“神十”和“天宫”可视为质点D．研究“嫦娥三号”的奔月路线时，“嫦娥三号”可以视为质点答案D解析体积虽小，但其体积对所研究问题的影响不能忽略时，不能看成质点，A错；质量巨大但其形状和体积对研究问题无影响或影响可忽略不计时，可视为质点，B错；“神十”和“天宫”对接时，要准确知道两对接机构的准确位置及其位置关系，故此时“神十”和“天宫”不能看成质点，C错；奔月路线只需考虑“嫦娥三号”的位置，其形状和大小对所研究问题几乎无影响，可视为质点，D正确．4．2013年9月22日丁俊晖在2013世界斯诺克上海大师赛决赛中顺利问鼎，首夺上海大师赛冠军．下列关于台球的说法中正确的有()A．因为台球比较小，所以一定可以把它看做质点B．丁俊晖在击球时可以把台球看做质点C．解说员在解说进球路线时可以把台球看做质点D．丁俊晖在分析进球路线时可以把台球看做质点答案C解析物体能否看做质点，要看物体的大小和形状在所研究的问题中起主要作用还是次要作用，故A错；丁俊晖在击球时，需要考虑球的旋转情况，因此不能把台球看做质点，故B错；而解说员在解说进球路线时只需说明球的行进轨迹，因此可以把台球看做质点，故C对；而丁俊晖在分析进球路线时需要考虑球的旋转情况对路线的影响，因此不可以把台球看做质点，故D错．5．由中航工业沈阳飞机设计研究所设计的“利剑”无人作战攻击机，在西南某试飞中心成功完成首飞．下列可将“利剑”无人作战攻击机视为质点的是()A．研究人员测试“利剑”的飞行速度时B．研究人员观察“利剑”飞行姿式、测各项技术参数时C．研究人员确定“利剑”位置时D．研究人员对“利剑”进行控制时答案AC解析测试“利剑”的飞行速度或确定其位置时，无需考虑其形状和大小，可将其看成质点，A、C正确．而观察“利剑”飞行姿式或进行控制时，都必须考虑其形状和大小，不能看成质点，B、D错误．题组二参考系与相对运动6．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情况时，参考系是可以任意选取的C．研究地面上物体的运动时，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静止的其他物体答案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．7．我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系而言的，下列说法正确的是()A．我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的B．我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的C．我们说“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的D．坐在火车上的乘客看到前方铁路旁的树木、电线杆向他飞奔而来，乘客