第一章运动的描述第1节质点参考系和坐标系课型：新授课编号：12001 使用范围：必修一编写者：@@@ 审核者：@@@ 日期：20120901一、物体和质点1.实际物体：有一定的和形状，并且物体上各部分的情况一般情况下并不相同.2.质点：用来代替物体的具有的点．3.把物体看做质点的条件：如果在研究的问题中，物体的、对所研究问题的影响可以时，就可以把物体看做质点．二、参考系1.定义：在描述一个物体的运动时，用来做的物体．2.参考系的选择（1）描述一个物体的运动时，参考系可以选择，但选择不同的参考系来描述同一物体的运动时，结果往往 .（2）参考系选取的基本原则是使问题的研究变得、 .研究地面上物体的运动时，常选为参考系.三、坐标系1.建立目的：为了定量地描述物体的及，在上建立适当的坐标系.2.建立方法：建立坐标系时，必须标上、正方向和 .【课堂互动探究】一、对质点的理解1.对质点的三点说明（1）质点是一种理想化的模型.质点是对实际物体的科学抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的简化，真正的质点是不存在的. （2）一个物体能否看做质点，并非依物体自身大小来判断，而是由所研究问题的性质决定的.（3）质点不同于几何“点”.质点是一种物理模型，是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置.2.物体可被看做质点的几种情况（1）平动的物体通常可视为质点.（2）有转动但相对平动而言可以忽略时，可把物体视为质点.（3）同一物体，有时可看成质点，有时不能.当物体本身的大小对所研究的问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，反之，则可以.【典例1】下列关于质点的说法中正确的是（）A．质点就是体积很小的物体B．只有做直线运动的物体才能看成质点C．转动着的物体不可以看成质点D．任何物体在一定的条件下都可以看成质点【审题指导】物体的大小和形状对所研究的问题无影响或影响可以忽略时，物体可以被看成质点.【自主解答】【变式训练】第三十届奥运会于2012年7月28日至8月13日在英国伦敦举行，在下列各运动项目中，运动员可看成质点的是（）A.自由体操B.跳水C.花样游泳D.马拉松赛跑二、对参考系的三点说明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．【典例2】甲、乙、丙三人各乘一个热气球(如图所示)，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，甲、乙、丙的运动情况可能是（）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，丙匀速上升C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲D．以上说法均不正确【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.【自主解答】【变式训练】平直公路上行驶的两辆汽车，甲车内的人看见窗外树木向北运动，乙车内的人发现甲车没有动，现以地面为参照系，则（）A．甲车向南运动，乙车不动B．乙车向南运动，甲车不动C．甲车向南运动，乙车向北运动D．甲、乙两车同时向南运动三、坐标系的分类1.一维坐标系（直线坐标系）：如果物体在一维空间运动，即沿一直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置．2．二维坐标系（平面直角坐标系）：如果物体在二维空间运动，即在某一平面内运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置．3.三维坐标系（立体空间坐标系）：当物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系来描述物体的位置．【典例3】2009年10月1日国庆60周年盛典上,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.一辆彩车最初在原点以东3 km 处，几分钟后行驶到原点以西2 km处.这辆汽车最初位置和最终位置分别是（）A.3 km 2 kmB.-3 km 2 kmC.3 km -2 kmD.-3 km -2 km【审题指导】注意所建坐标系以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，向西为正方向.某位置离原点的距离为坐标绝对值，坐标的正负要看该位置在原点的哪个方向上.【自主解答】【变式训练】在离地高3m处将一个小球竖直向上抛出，球上升2m后开始下落，以抛出点为坐标原点，向上为正方向，则小球在最高点和落地时的位置坐标为（）A．2m 3m B．2m －3m C．5m －2m D．5m 0【基础知识达标】1．在研究物体的运动时，下列物体可以当作质点处理的是（）A．研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时B．在大海中航行的船，要确定它在大海的位置时C．研究在走钢丝的表演时的杂技演员D．研究地球自转时的地球2．关于质点，以下说法正确的是（）A.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看成质点B.只有物体运动得不是很快时，才可以把物体看成质点C.只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点D.质点是没有质量、形状和大小的点3.我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系.下列说法中正确的是（）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．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以他自己为参考系的D．参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体4．一自行车在平直的公路上向南做匀速直线运动，自行车后方有一辆汽车从静止开始做加速直线运动，向前追赶自行车，则（）A.以自行车为参考系，路边的树在向北运动B.以汽车为参考系，自行车处于静止C.以路边的树为参考系，自行车做匀速直线运动D.以路边的树为参考系，汽车做匀速直线运动5．如图所示，下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴是（）A．向前运动B．向后运动C．倾斜落向前方D．倾斜落向后方【知能巩固作业】1．下列关于质点的说法中，正确的是（）A．地球很大，一定不能看做质点B．原子核很小，一定能看做质点C．同一物体在不同的情况中，有时可看做质点，有时则不可看做质点D．质点是一种理想化模型，无实际意义2．关于机械运动和参考系，以下说法正确的有（）A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系C. 一定要选固定不动的物体为参考系D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系3.以下说法正确的是（）A．“一江春水向东流”的参考系是江岸B．我们说“太阳从东方升起”是以太阳为参考系C．研究某学生骑车回校的速度时可以把学生和车看作质点D．研究某学生骑车姿势进行物理分析可以把学生和车看作质点4．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.建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化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5.一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住.坐标轴的原点定在抛出点正下方2 m处，设向下的方向为坐标轴的正方向,则小球的抛出点、落地点、接住点的坐标分别是（）A.2 m,-2 m,-1 mB.-2 m,2 m,1 mC.4 m,0,1 mD.-4 m,0,-1 m6.观察下图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（）A．甲、乙两车一定向左运动B．甲、乙两车一定向右运动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7.如图所示，冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？如要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系?8．一物体从O点出发，沿东偏北30度的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5 m至B点.（sin30°=0.5）（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标.【课后小结提升】第1节质点参考系和坐标系【课前基础梳理】一、1.大小运动 2.质量 3.大小形状忽略二、1. 参考 2.（1）任意不同（2）简洁方便地面三、1. 位置位置的变化参考系 2.原点单位长度【课堂互动探究】【典例1】选D.质点指没有形状和大小，而具有物体全部质量的点.一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如无影响或影响不大该物体可以视为质点，否则不能视为质点，任何物体在一定的条件下都可以看成质点，A、B、C错误,D正确.【变式训练】选D.自由体操、跳水、花样游泳这些项目在比赛中，裁判员主要根据运动员的肢体动作评判成绩，故不能忽略其肢体的动作及形状，不能看成质点，A、B、C错；马拉松赛跑看的是运动员跑完全程的时间，运动员的动作及形状可以忽略，能看成质点，D正确.【典例2】选A、B. 甲、乙、丙三人在观察其他物体的运动时，是以自己所乘的热气球为参考系的．楼房和地面连为一体，是同一个参考系，甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙相对于地面也在匀速下降，且乙下降的速度v乙大于甲下降的速度v甲；甲看到丙匀速上升，则丙的运动有三种可能情况：(1)丙静止(2)丙匀速上升(3)丙匀速下降，但v丙<v甲；而在这三种可能的情况下，丙看到乙一定是匀速下降，符合题意．故选项A、B正确．【变式训练】选D. 甲车内的人看见窗外树木向北运动，说明甲车相对地面向南运动，乙车内的人发现甲车没有动，说明乙车运动情况与甲车相同，乙车相对地面向南运动，故D正确.【典例3】选B.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.汽车最初在原点以东且距原点3 km，所以最初位置是-3 km，同理最终位置是2 km，故B正确.【变式训练】选B. 坐标轴的正方向向上，则位置在原点以上为正，在原点以下为负.小球最高点在原点以上且距原点2 m，所以最初位置坐标是2 m，同理落地时位置坐标是-3 m，故B正确.【基础知识达标】1.【解析】选B.研究物体的转动时不能把它看做质点，A、D错.轮船远小于大海涉及的范围，此时轮船可以看做质点，B对.我们看表演时主要看杂技演员的肢体动作的演绎，所以不可把杂技演员视为质点，C错.2.【解析】选A.一个物体能否被看成质点与物体的运动无关，也不能由其绝对大小决定，应视其大小和形状对所研究的问题是否有影响而定.3.【解析】选A、C. “太阳东升西落”源于地球的自转，是相对地面现象，A对.“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系，B错.火车、电线杆迎面向人运动适宜运动的自己为参考系看到的现象，C对.参考系的选取是任意的，无论物体运动与否，一旦将它选为参考系就认为它是静止的，D错.4.【解析】选A、C. 以自行车为参考系，路边的树在向后退，即在向北运动，A对.汽车与自行车的距离逐渐减小，故以汽车为参考系，自行车是运动的，B错.以路边的树为参考系，自行车向南做匀速直线运动，汽车向南做匀加速直线运动，C对，D 错.5.【解析】选D.选择不同的参考系来观察同一物体的运动，得到的结果不同，因车厢向前运动，所以车中的乘客看到的雨滴是倾斜落向后方的．【知能巩固作业】1.【解析】选C. 一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如无影响或影响不大该物体可以视为质点，否则不能视为质点，A、B错,C对.质点作为一种理想化模型，对物理研究非常有意义，D 错.2.【解析】选A. 同一个物体的运动选定不同的参照物其运动形式是不一样的，故研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物，A对，B错.参考系的选取具有任意性，C、D错.3.【解析】选A、C. “江水向东流”选择的江岸（或岸上的树木）为参考系，A对.“太阳从东方升起”是以地面为参考系，B错. 研究某学生骑车回校的速度时他与车的大小及形状可以忽略不计，此时他与车可看作质点，C对.研究某学生的骑车姿势时是观察其肢体动作，此时不能将其看做质点，D错.4.【解析】选A、B.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；为了定量描述物体的位置和位置变化，物理上引入了坐标系，B正确.5.【解析】选B.确定物体的位置及其变化，要建立好坐标系，在确定原点和正方向后我们可在坐标系中得出数据.本题以抛出点下方2 m处为坐标原点，且向下为正，故抛出点应为-2 m，落地点为2 m，接住点为1 m，故B项正确.6.【解析】选D. 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)．甲车上的旗子向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向左刮；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左刮；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刮．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右刮．故只有选项D正确．7.【解析】可以以冰场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立水平面内的直角坐标系，这样就可以准确地描述运动员的位置了.例如某时刻运动员的坐标为（4 m，-6 m），说明他在冰场中央东侧4 m、偏南6 m的地方.如果要确定飞机的位置，则需要确定一点（如观察者所在的位置）为坐标原点，建立三维直角坐标系来描述.答案：建立平面直角坐标系建立三维直角坐标系8.【解析】（1）坐标系如图,线OAB为运动轨迹（2）x A=10cos30°m=53m y A=10sin30°m= 5m;x B= x A=53m y B=0m答案：（1）见解析（2）x A=53m y A=5m; x B=53m y B=0m。