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第一章运动的描述1质点参考系和坐标系核心素养培养目标核心素养形成脉络1.理解质点的概念,知道质点是一种理想化的物理模型,具有建构模型的意识。2.掌握把物体看作质点的条件,能将特定实际情景中的物体抽象成质点。3.理解参考系的概念,能科学地描述运动的相对性,形成运动观念。4.知道坐标系及其种类,能根据实际问题建立合适的坐标系。新知预习自主检测一、物体和质点1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化称为机械运动。2.质点定义:在某些情况下,不考虑物体的大小和形状,把它简化为一个有质量的点,称为质点。3.物体看成质点的条件:物体的形状和大小在所研究的问题中是次要因素,可以忽略时。新知预习自主检测二、参考系1.运动的绝对性和相对性: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,这便是运动的相对性。2.参考系的定义:在描述物体的运动时,被用来作参考、假定为不动的其他物体。3.参考系的意义:观察被研究的物体相对于参考系的位置是否随时间变化以及如何变化。4.同一个物体的运动,选取不同的参考系,所得出的结果可能是不同的。新知预习自主检测三、坐标系1.如果物体沿直线运动,为了定量描述物体的位置及位置变化,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,若物体运动到A点,此时它的位置坐标xA=3m,若物体运动到B点,则此时它的位置坐标xB=-2m。2.为了定量描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置,我们应建立平面(或二维)坐标系。新知预习自主检测1.正误辨析(1)很小的物体总可以看作质点,较大的物体有时也能看作质点。()解析物体能不能看作质点与物体大小无关,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有多大影响。答案×(2)质点是为了突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型。()解析质点是一种突出物体质量这一主要因素而建立的理想化的模型。答案√新知预习自主检测(3)建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化。()解析建立了坐标系,物体的位置可以用坐标定量表示,位置的变化可以用坐标之差来定量表示。答案√(4)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。()解析参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系。答案×(5)描述直线运动,一般建立直线坐标系。()解析描述运动时建立何种坐标系由物体的运动特点决定,一般用直线坐标系描述直线运动。答案√新知预习自主检测2.如图所示,词人曾写下这样的词句: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()A.山和船B.船和山C.河岸和流水D.山和地面解析“看山恰似走来迎”是人看见山在迎面走来,人和船相对静止,选取的参考系是人或船;“是船行”是船相对河岸、地面或山是运动的,选取的参考系是河岸、地面或山,所以选项B正确。答案B探究一探究二探究三随堂检测对质点与物理模型的理解情景导引小明从家到学校参加体操比赛,在研究小明从家到学校所用时间时,能否将小明看作质点?在研究小明做体操的动作时能否将小明看作质点?小明做体操探究一探究二探究三随堂检测要点提示研究小明从家到学校所用时间时,因家到学校的距离远大于小明本身的大小,由小明的大小和形状而引起的小明身上各部分的运动差异就可以忽略不计,此时可将小明看作质点;研究小明做体操的动作时,小明身上各点的运动情况不相同,若将小明看作质点,那么这个质点的运动不能反映小明身上各点的运动情况,也就无法研究小明的动作,此时不能把小明看作质点。探究一探究二探究三随堂检测知识归纳1.质点的特点2.物体可以看作质点的条件:物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计。探究一探究二探究三随堂检测3.对物理模型的理解(1)物理模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的,是经常采用的一种科学研究方法。(2)物理模型作为一种理想化模型,是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在。画龙点睛物体能不能被看作质点,不是取决于物体的大小、轻重和形状而是取决于所研究的问题。探究一探究二探究三随堂检测典例剖析例1在研究以下四种情况中所提出的问题时,所涉及的对象可看作质点的是()探究一探究二探究三随堂检测解析绕太阳公转时,地球的大小远小于地球到太阳的距离,符合看成质点的条件;火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止,不能将火车看成质点;花样滑冰运动员的动作比的是身体各部分的动作及协调性等方面,不能将其看成质点;要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性),不能将其视为质点,只有选项A正确。答案A探究一探究二探究三随堂检测规律方法1.一个物体能否看作质点不是以其大小而论的,更不能看物体的轻重,而是看物体的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略不计。2.物体能否看作质点的几种情况(1)平动的物体因各部分运动情况相同,一般可以看作质点。但是当物体的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看作质点,如研究火车过桥的时间时就不能把火车看作质点。(2)物体有转动,但物体的转动不是我们所要研究的主要问题,物体本身的形状和大小已变成了次要因素时可以看作质点。探究一探究二探究三随堂检测变式训练1在巴西里约热内卢奥运会上,中国代表团参加了包括田径、体操、柔道等项目的比赛,下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是()A.在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动情况B.帆船比赛中确定帆船在大海中的位置C.跆拳道比赛中研究运动员的动作D.跳水比赛中研究运动员在空中的运动情况探究一探究二探究三随堂检测解析撑竿跳高时,若将支撑竿看作质点,则无法研究支撑竿的转动情况,选项A错误;研究帆船在大海中的位置时,帆船的大小和形状可以忽略,故可将帆船看作质点,选项B正确;跆拳道比赛中,若将运动员看作质点,则运动员的动作就无法研究,选项C错误;研究跳水运动员在空中的运动情况时,运动员的大小和形状不能忽略,故不能将运动员看作质点,选项D错误。答案B探究一探究二探究三随堂检测对参考系的理解情景导引下雨天,地面观察者看到雨滴竖直下落,坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴却是斜向后方的(如图所示)。原因为何?请谈谈你的看法。要点提示这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时,看到雨滴是竖直下落的;以匀速行驶的车厢为参考系时,看到的雨滴是斜向后方运动的。探究一探究二探究三随堂检测知识归纳探究一探究二探究三随堂检测典例剖析例2下列语句中加下划线部分描绘的运动情景,可以选取山为参考系的是()A.两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山B.小小竹排江中游,巍巍青山两岸走C.满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎D.两岸青山相对出,孤帆一片日边来解析由题意可知,舟的运动应是相对于山,故诗人选取的参考系为山,故A正确;“巍巍青山两岸走”是以竹排为参考系的,故B错误;“看山恰似走来迎”选择的参考系是自己或者船,故C错误;“两岸青山相对出”是相对于船来说的,故D错误。答案A探究一探究二探究三随堂检测规律方法假设法判断参考系假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述与给定的描述中的结果是否一致,若一致,假设的物体可能就是参考系。探究一探究二探究三随堂检测变式训练2观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰,关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况,下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)()A.甲、乙两火炬手一定向左运动B.甲、乙两火炬手一定向右运动C.甲火炬手可能运动,乙火炬手向右运动D.甲火炬手可能静止,乙火炬手向左运动解析旗向左偏,说明有向左吹的风,由甲的火焰向左偏,无法确定甲的运动状态,甲可能静止,也可能向右运动,还可能向左以小于风速的速度运动;乙的火焰向右偏,所以乙一定向左运动,且速度大于风的速度。答案D探究一探究二探究三随堂检测对坐标系的理解情景导引田径场上,要描述百米赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?要描述800米赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?在足球场上,要描述足球的位置,需要建立什么样的坐标系?探究一探究二探究三随堂检测要点提示田径场上,在描述百米赛跑运动员的位置时,因运动员是在一条直线上运动,故建立直线坐标系即可;在描述800米赛跑运动员的位置时,因800米跑道是弯曲的,运动员在平面内运动,此时应建立平面直角坐标系;足球场上,足球并非在同一平面内运动,故应建立空间三维坐标系才能描述足球的位置。探究一探究二探究三随堂检测知识归纳1.建坐标系的目的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.注意:建立坐标系时,必须标上原点、正方向和单位长度。探究一探究二探究三随堂检测分类建立方法图例直线坐标系在给定的一条直线上,确定一个正方向,取一个定点为原点,任取一定线段为单位长度,这样就在该直线上建立了直线坐标系直线坐标系平面二维坐标系通常用一对实数表示平面内的点(物体所在的位置),在平面内画两条相互垂直的数轴(x轴与y轴)即可组成平面直角坐标系平面坐标系空间三维坐标系(立体坐标系)对于一个在三维空间运动的物体,需建立三维坐标系来表示物体的位置,在空间用三条相互垂直的数轴(x轴、y轴及z轴)即可组成三维空间坐标系立体坐标系3.坐标系的分类及建立方法探究一探究二探究三随堂检测典例剖析例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。(1)若坐标原点定在抛出点正下方2m处,以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(2)若坐标原点定在抛出点正下方4m处,以向上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()[在(1)题选项中选](3)两种情况下抛出点和接住点之间的距离分别为多少?探究一探究二探究三随堂检测甲乙解析(1)根据题意建立如图甲所示的坐标系,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。(2)根据题意建立如图乙所示的坐标系,A点为抛出点,坐标为4m,D点为落地点,也是坐标原点,C点为接住点,坐标为1m,所以选项C正确。探究一探究二探究三随堂检测(3)根据图示坐标系,可知两种情况下抛出点和接住点之间的距离相等,都为3m。答案(1)B(2)C(3)两种情况下,距离相等均为3m易混要点位置坐标的“相对性”和位置变化的“绝对性”(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取原点不同,或规定的正方向不同,物体的位置坐标不同。(2)物体位置的实际变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关。探究一探究二探究三随堂检测变式训练3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x,向西为正方向,以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,建立一维坐标系,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。这辆彩车最初位置坐标和最终位置坐标分别是()A.3km2kmB.-3km2kmC.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探究一探究二探究三随堂检测1.如图所示,下列几种情况下的物体,哪些情况可将物体当作质点来处理()A.甲中研究正在吊起货物的起重机的姿态B.乙中研究坐在翻滚过山车中的小孩坐姿C.丙中测量太空中绕地球飞行的宇宙飞船的周期D.丁中研究门的运动探究一探究二探究三随堂检测解析起重机吊起货物时臂架仰起时幅度大小要考虑,起重机不能看成质点,选项A错误;小孩的坐姿对小孩的安全很重要,小孩不能当作质点,选项B错误;绕地球飞行的宇宙飞船的大小、形状可以忽略,可以看成