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第一章运动的描述第1节质点参考系和坐标系学习目标1．理解什么是质点，知道质点是一种理想化的物理模型，能说出把物体看做质点的条件．2．知道参考系，知道对物体运动的描述具有相对性．3．知道坐标系和坐标系的种类，会用一维坐标系定量描述物体的位置及位置的变化．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、机械运动1．定义：物体的1___________随时间的变化．2．运动与静止的关系(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，即运动是2___________．(2)描述某一个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的3___________．空间位置绝对的相对性二、物体和质点1．定义：用来代替物体的有4___________的点．2．将物体看成质点的条件：在研究物体的运动时，当物体的5___________和6___________对所研究问题没有影响或影响可忽略不计时，物体可视为质点．3．质点是一种7___________模型，实际并不存在．质量形状大小理想化三、参考系1．定义：在描述物体的运动时，被选定做参考、假定为8_______的其他物体．2．选取原则：参考系可以9________选取，一般以地面为参考系．但在具体问题中，要考虑研究问题的方便性．3．参考系对观察结果的影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果会有所10_________．不动任意不同四、坐标系1．建立目的定量描述物体的位置及位置的11_________．2．直线运动的描述建立直线坐标系，在直线上规定12________、正方向和13___________．变化原点单位长度|基础小题·做一做|1．正误判断(1)质点是一种对实际物体的科学抽象，是一种理想化的物理模型．()(2)教室很大，一定不能看成质点．()(3)参考系一定要选静止不动的物体．()(4)一个物体的运动情况与参考系的选择无关．()(5)选择的坐标原点不同，各点的坐标也不同．()√×××√2．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．研究嫦娥四号落月后“探测器”展开的慢动作C．研究嫦娥四号“月球车”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解析：选C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．研究“月球车”巡视月球时的运动轨迹，“月球车”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；研究嫦娥四号落月后“探测器”展开的慢动作，不能把“探测器”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．3．下列对物体运动的描述中，有关参考系的说法正确的是()A．“一江春水向东流”以水面上的船为参考系B．“地球绕太阳的公转”以地球为参考系C．“钟表的时针在转动”以表盘为参考系D．“火车行驶出站台”以该列车上的乘客为参考系解析：选C“一江春水向东流”是以地面为参考系得出的，故A错误；“地球绕太阳的公转”以太阳为参考系，故B错误；“钟表的时针在转动”以表盘为参考系，故C正确；“火车行驶出站台”以站台为参考系，故D错误．[思维拓展]2018年9月16日，在山西太原举行的全国田径锦标赛女子1500米决赛中，泸州田径运动员钟晓倩发挥出色，获得该项目冠军．教练员在研究钟晓倩的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把她看成一个“点”？在研究钟晓倩1500米决赛所用的时间时，能否把她看成一个“点”？提示：教练员在研究钟晓倩的摆臂和步幅对速度的影响时，不能把她看成一个“点”，因为看成一个点后，不能分析其摆臂的动作细节．研究钟晓倩1500米决赛所用的时间时，可以把她看成一个“点”，因为关心的是跑步成绩，动作细节不用关注．|核心知识·记一记|1．质点是指用来代替物体的有质量的点，是一种“理想化模型”．2．把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题没有影响或影响可以忽略．3．参考系是为了描述物体的运动而假定为静止不动的物体．参考系的选择是任意的，但在具体问题中，要考虑问题的方便性．4．坐标系可以定量地描述物体的位置及位置的变化，可以分为一维、二维、三维坐标系.析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一质点的理解及看做质点的条件1．质点的特点(1)质点不同于几何“点”：质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是只有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．(2)质点是一种“物理模型”．①物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．②物理模型作为一种理想模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．2．实际物体视为质点的常见情况|例题展示|【例1】(2018·河南开封高一检测)观察所示四幅图，对图中各运动物体的描述正确的是()A．图①中研究投出的篮球运动路径时不能将篮球看成质点B．图②中观众欣赏体操表演时不能将运动员看成质点C．图③中研究地球绕太阳公转时不能将地球看成质点D．图④中研究子弹头射穿苹果的时间时可将子弹看成质点[解析]在研究篮球的运动路径和地球绕太阳公转时，篮球和地球的大小是次要因素，可以将其看成质点，观众在欣赏体操表演和研究子弹射穿苹果的时间时，运动员和子弹的大小、形状不能被忽略，不能看成质点，综上所述应选择B.[答案]B[规律方法]“假设法”判断物体能否当做质点(1)确定问题的性质，即研究目的、观察的重点是什么．(2)假设物体的形状、大小被忽略，成了一个有质量的“点”．(3)思考所要研究的问题，所进行的观察是否受影响．若受影响，物体不能被当做质点；若不受影响，物体就能被当做质点．|对点训练|1．(2019·广东广州执信中学高一上期中)关于质点，下列说法正确的是()A．质点是一种理想化模型，没有实际意义B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时，帆船不可看做质点C．太阳比地球大，但有时也可以看做质点D．原子很小，一定能看做质点解析：选C质点是对实际物体的科学抽象，是一种理想化模型，是为了更方便地描述物体的运动，有实际物理意义，选项A错误；帆船的形状和大小相对于茫茫大海可忽略不计，能看做质点，选项B错误；太阳比起整个银河系来说，其大小可以忽略不计，如果研究太阳绕银河系中心的公转，太阳可以看做质点，选项C正确；原子很小，肉眼看不到，但如果研究原子的内部结构，其形状和大小不能忽略，不能看做质点，选项D错误．2．(2018·天津南开区天津中学高一月考)质点是一个理想化模型，下列说法中正确的是()A．研究刘翔110m栏比赛的跨栏技术时，其身体可看做质点B．研究月球绕地球的运动轨迹时，月球可看做质点C．研究火车通过隧道所需的时间时，火车可看做质点D．研究“嫦娥四号”在轨道上的飞行姿态时，“嫦娥四号”可看做质点解析：选BA项中研究跨栏技术不能看做一个点；C项中火车本身的长度与隧道长度相比，不能忽略，故不能看做质点；D项中研究飞行姿态，也不能看做一个点；B项中研究月球绕地球的运动轨迹时，不用考虑其大小和形状，可以看做质点．3．如图为正在航拍的旋翼无人机，下列过程能将无人机看成质点的是()A．调节无人机旋翼转速B．调节摄像机镜头方向C．研究无人机空中停留时间D．研究风力、风向对无人机的影响解析：选C调节飞机旋翼的转速时，飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计，不能看做质点，则A错误；调整飞机上摄像机镜头的方向时，摄像头的大小不能忽略，则B错误；研究无人机空中停留时间，飞机的大小可忽略，则C正确；研究风力、风向对无人机的影响，飞机的大小和形状不能忽略不计，不能看做质点，则D错误，故选C．★要点二参考系的理解及应用1．选取参考系的意义：静止是相对的，运动是绝对的．要描述一个物体的运动，首先必须选定参考系，之后才能确定物体的位置、研究物体的运动．对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果往往不同．2．参考系的选取原则(1)对物体运动的描述尽可能简单．(2)一般地，根据研究对象所在的系统来选取，当研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系．3．参考系的四性|例题展示|【例2】据新华社消息，6月12日23时30分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第二十三颗北斗导航卫星，它是地球静止轨道卫星，可以定点在赤道上空的某一点．则关于该颗卫星下列说法正确的是()A．以地面为参考系，北斗导航卫星静止B．以太阳为参考系，北斗导航卫星静止C．北斗导航卫星在高空一定是运动的D．北斗导航卫星相对地面上静止的物体是运动的[解析]该北斗导航卫星是地球同步卫星，相对地面是静止的，选项A正确，D错误；若以太阳为参考系，该北斗导航卫星则是运动的，选项B错误；选项C没有选定参考系，不能确定该北斗导航卫星的运动情况，选项C错误．[答案]A[易错警示]理解参考系的几点注意(1)运动和静止都是相对于参考系而言的．(2)参考系的选取是任意的，除研究对象本身，可以选任意物体作为参考系．参考系不一定选择静止的物体．(3)研究同一物体的运动时，选择不同的参考系，观察和描述的结果可能不一样，也可能一样．(4)比较不同物体的运动时，应选择同一参考系．|对点训练|4．(多选)下列关于参考系的说法中正确的是()A．研究任何物体的运动，都要选别的物体做参考系B．研究某物体的运动时，必须选特定的物体做参考系，不能任意选取C．若某物体在一段时间内相对于所选参考系的位置始终没有变化，则该物体相对于所选参考系是静止的D．一个物体相对于一个参考系是静止的，相对于另一个参考系不一定是静止的解析：选ACD运动是相对的，一个物体是否运动，以及做何种运动，都是相对于别的物体来说的，因此，研究任何物体的运动，都要选取参考系，而且参考系可以任意选取，一个物体相对于不同的参考系，位置是否变化及如何变化，都可能不同．选项A、C、D正确．5．如图所示，某飞行员跳伞后飞机上的甲和地面上的乙观察跳伞飞行员的运动后，引发了两人对跳伞飞行员运动情况的争论，下列说法正确的是()A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的B．选择的参考系只能是相对于地面静止的物体C．研究物体运动时不一定要选择参考系D．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的解析：选D甲、乙两人的说法分别是以飞机和地面做参考系研究运动的，说法都是正确的，他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的，选项A错误，D正确；参考系的选择是任意的，一般情况下我们选择相对于地面静止的物体为参考系，选项B错误；研究物体运动时一定要选择参考系，否则物体的运动性质无法确定，选项C错误．6.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一，如图是我国自行研制的第四代战斗机“歼－20”在空中加油的情景，以下列哪个物体为参考系，可以认为加油机是运动的()A．“歼－20”战斗机B．地面上的房屋C．加油机中的飞行员D．“歼－20”战斗机里的飞行员解析：选B加油机相对于“歼－20”战斗机位置不变，以“歼－20”战斗机为参考系，加油机是静止的，故A错误；加油机相对于地面上的房屋位置不断变化，以地面上的房屋为参考系，加油机是运动的，故B正确；加油机相对于加油机中的飞行员位置不变，以加油机中的飞行员为参考系，加油机是静止的，故C错误；以“歼－20”战斗机里的飞行员为参考系，加油机相对于“歼－20”战斗机里的飞行员位置不变，加油机是静止的，故D错误．★要点三坐标系的理解及应用1．坐标系的要素原点、正方向、物理量、标度、单位．2．坐标系的理解(1)坐标系相对参考系是静止的．(2)坐标轴有正方向，坐标的正号和负号反映了质点位置相对于坐标原点的方向．3．坐标系的建立及应用分类项目直线坐标系平面坐标系空间坐标系适用运动物体沿直线运动时物体在某平面内做曲线运动时物体在空间内做曲线运动时分类项目直线坐标系平面坐标系空间坐标系建立方法在直线上规定原点、正方向和单位长度，就建立了直线坐标系在平面内画相互垂直的x轴与y轴，即可组成平面直角坐标系．物体的位置由一对坐标值确定在空间画三个相互垂直的x轴