2024-2025學(xué)年高中物理第一章運(yùn)動(dòng)的描述1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系學(xué)案新人教版必修11

PAGE8-1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.[物理觀念]理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道質(zhì)點(diǎn)是一種志向化模型，并可以推斷物體是否可以看作質(zhì)點(diǎn)．(重點(diǎn))2．[科學(xué)思維]理解參考系的概念，知道運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性．(難點(diǎn))3.[科學(xué)方法]知道坐標(biāo)系和坐標(biāo)系的種類(lèi)．一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)1．定義：物體的空間位置隨時(shí)間的變更．2．運(yùn)動(dòng)與靜止的關(guān)系(1)自然界中的一切物體都處于永恒的運(yùn)動(dòng)中，即運(yùn)動(dòng)是肯定的．(2)描述某一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，總是相對(duì)于其他物體而言的，這便是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性．二、物體和質(zhì)點(diǎn)1．質(zhì)點(diǎn)的定義：忽視物體的形態(tài)和體積，把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)．2．將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：在探討物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)物體的形態(tài)和大小對(duì)所探討問(wèn)題的影響可忽視不計(jì)時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)．3．質(zhì)點(diǎn)是一種志向化模型，實(shí)際并不存在．三、參考系1．定義：在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，被選定做參考、假定為不動(dòng)的其他物體．2．選取原則：參考系可以隨意選取，一般以地面為參考系．但在詳細(xì)問(wèn)題中，要考慮探討問(wèn)題的便利性．3．運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性：選擇不同的參考系視察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，視察結(jié)果會(huì)有所不同．四、坐標(biāo)系1．建立目的定量描述物體的位置及位置的變更．2．直線運(yùn)動(dòng)的描述建立直線坐標(biāo)系，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度．1．思索推斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)很小的物體肯定能看成質(zhì)點(diǎn)． (×)(2)做直線運(yùn)動(dòng)的物體肯定能看成質(zhì)點(diǎn)． (×)(3)自然界中沒(méi)有肯定靜止的物體． (√)(4)只能選擇靜止的物體作為參考系． (×)(5)描述直線運(yùn)動(dòng)，一般建立直線坐標(biāo)系． (√)2．(多選)如圖所示為正在航拍的四旋翼無(wú)人飛機(jī)．下列過(guò)程中不能將無(wú)人飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)的是()A．調(diào)整飛機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速B．調(diào)整飛機(jī)在空中的姿態(tài)C．視察飛機(jī)在空中的位置D．調(diào)整飛機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向ABD[調(diào)整飛機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速時(shí)，飛機(jī)旋翼的大小和形態(tài)不能忽視不計(jì)，不能看作質(zhì)點(diǎn)；調(diào)整飛機(jī)在空中的姿態(tài)，飛機(jī)部分運(yùn)動(dòng)不同，不行以將飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)；視察飛機(jī)在空中的位置，飛機(jī)的大小可以忽視；調(diào)整飛機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向時(shí)，飛機(jī)的大小不能忽視．故選A、B、D.]3．下列物體的運(yùn)動(dòng)所選擇的參考系正確的是()A．“一江春水向東流”是以“江水”為參考系B．“地球公轉(zhuǎn)”是以“太陽(yáng)”為參考系C．“鐘表的指針在轉(zhuǎn)動(dòng)”是以“指針”為參考系D．“太陽(yáng)東升西落”是以“太陽(yáng)”為參考系B[“一江春水向東流”是以河岸為參考系，“地球公轉(zhuǎn)”是以太陽(yáng)為參考系，“鐘表的指針在轉(zhuǎn)動(dòng)”是以表盤(pán)為參考系，“太陽(yáng)東升西落”是以地面為參考系，故B正確．]物體和質(zhì)點(diǎn)1.質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn)(1)質(zhì)點(diǎn)不同于幾何“點(diǎn)”：質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是只有質(zhì)量，沒(méi)有大小、體積、形態(tài)，它與幾何“點(diǎn)”有本質(zhì)的區(qū)分．(2)質(zhì)點(diǎn)是一種“物理模型”．①物理模型是在物理探討中，突出問(wèn)題的主要方面，忽視次要因素而建立的志向化模型，是物理學(xué)常常采納的一種科學(xué)探討方法，質(zhì)點(diǎn)就是典型的物理模型之一．②物理模型作為一種志向模型，是為了探討問(wèn)題便利而對(duì)實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)抽象，實(shí)際中并不存在．2．實(shí)際物體視為質(zhì)點(diǎn)的常見(jiàn)狀況【例1】如圖所示，下列幾種狀況下的物體，哪些可將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理()甲乙丙丁A．甲：探討正在吊起貨物的起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)B．乙：探討正在旋轉(zhuǎn)的硬幣的運(yùn)動(dòng)時(shí)C．丙：探討太空中宇宙飛船的位置時(shí)D．丁：探討門(mén)的運(yùn)動(dòng)時(shí)C[A、B、D選項(xiàng)中的探討對(duì)象的大小、形態(tài)忽視后，起重機(jī)、硬幣、門(mén)的運(yùn)動(dòng)將無(wú)法探討，故A、B、D選項(xiàng)中的探討對(duì)象不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)．C選項(xiàng)中宇宙飛船的大小、形態(tài)忽視后，對(duì)于確定宇宙飛船的位置無(wú)影響，故C項(xiàng)中的宇宙飛船可以被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)．]假設(shè)法推斷物體能否當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)(1)確定問(wèn)題的性質(zhì)，即探討目的、視察的重點(diǎn)是什么．(2)假設(shè)物體的形態(tài)、大小被忽視，成了一個(gè)有質(zhì)量的“點(diǎn)”．(3)思索所要探討的問(wèn)題，所進(jìn)行的視察是否受影響．若受影響，物體不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)；若不受影響，物體就能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)．[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖是利用無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行航拍的情景，下列狀況中能把無(wú)人機(jī)看成質(zhì)點(diǎn)的是()A．視察飛機(jī)飛行姿態(tài)B．視察飛機(jī)翻滾動(dòng)作C．變更飛機(jī)攝像頭拍攝角度D．變更飛機(jī)離被拍攝物的高度D[無(wú)人飛機(jī)航拍時(shí)，探討飛行姿態(tài)和翻滾的動(dòng)作時(shí)不能忽視飛機(jī)的形態(tài)，不能看作質(zhì)點(diǎn)，變更拍攝角度時(shí)不能忽視飛機(jī)的大小和形態(tài)．飛機(jī)的形態(tài)對(duì)變更拍攝高度沒(méi)有影響，所以D正確．]參考系1．選取參考系的意義要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先必需選好參考系，只有選定參考系后，才能確定物體的位置、探討物體的運(yùn)動(dòng)．2．參考系的選取原則(1)參考系的選取是隨意的，在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選擇原則應(yīng)以觀測(cè)便利和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)潔為基本原則．(2)探討地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般狀況下選擇地面或地面上靜止不動(dòng)的物體為參考系，此時(shí)參考系可以省略不寫(xiě)．(3)要比較不同物體的運(yùn)動(dòng)狀況時(shí)，必需選擇同一個(gè)參考系．3．參考系的四性【例2】為紀(jì)念世界反法西斯斗爭(zhēng)暨抗日斗爭(zhēng)成功70周年，我國(guó)實(shí)行盛大的閱兵儀式，如圖所示，空中編隊(duì)排出“70”隊(duì)形，飛過(guò)天安門(mén)觀禮臺(tái)上空，下列關(guān)于飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況的說(shuō)法不正確的是()A．地面上的人看到飛機(jī)飛過(guò)，是以地面為參考系B．飛行員看到觀禮臺(tái)向后拂過(guò)，是以飛機(jī)為參考系C．以編隊(duì)中某一飛機(jī)為參考系，其他飛機(jī)是運(yùn)動(dòng)的D．以編隊(duì)中某一飛機(jī)為參考系，其他飛機(jī)是靜止的思路點(diǎn)撥：①選擇不同的參考系時(shí)，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述一般是不同的．②物體的運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性．C[飛機(jī)相對(duì)地面及地面上的建筑物向前飛行，而地面上的建筑物相對(duì)飛機(jī)向后運(yùn)動(dòng)．可見(jiàn)，地面上的人看到飛機(jī)飛過(guò)是以地面為參考系，飛行員看到觀禮臺(tái)向后拂過(guò)是以飛機(jī)為參考系，A、B正確；由于飛機(jī)編隊(duì)隊(duì)形保持不變，所以以編隊(duì)中某一飛機(jī)為參考系，其他飛機(jī)均是靜止的，C錯(cuò)誤，D正確．]判定參考系的兩種方法(1)靜物法：明確視察到的現(xiàn)象中，什么物體是運(yùn)動(dòng)的，什么物體是靜止的，靜止的物體可能就是參考系．(2)假設(shè)法：假設(shè)以某物體為參考系，看對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述是否與視察到的結(jié)果一樣．若一樣，該物體可能就是參考系．[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)在平直馬路上，甲以10m/s的速度運(yùn)動(dòng)，乙以5m/s的速度運(yùn)動(dòng)，甲、乙從同一點(diǎn)動(dòng)身，則()A．同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲視察到乙以5m/s的速度遠(yuǎn)離B．同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙視察到甲以5m/s的速度靠近C．反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲視察到乙以15m/s的速度遠(yuǎn)離D．反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙視察到甲以15m/s的速度靠近AC[同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲視察到乙時(shí)是以甲為參考系，此時(shí)乙以5m/s的速度遠(yuǎn)離，故A正確；同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙視察到甲時(shí)是以乙為參考系，此時(shí)甲以5m/s的速度遠(yuǎn)離，故B不正確；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，甲視察到乙時(shí)是以甲為參考系，此時(shí)乙以15m/s的速度遠(yuǎn)離，故C正確；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，乙視察到甲時(shí)是以乙為參考系，此時(shí)甲以15m/s的速度遠(yuǎn)離，故D不正確．]坐標(biāo)系1．建立坐標(biāo)系的物理意義(1)利用坐標(biāo)可以定量描述物體的位置．(2)利用坐標(biāo)差可以定量描述物體的位置變更．2．三種坐標(biāo)系的比較直線坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系空間坐標(biāo)系適用運(yùn)動(dòng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)物體在某平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)物體在空間內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)建立方法在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和標(biāo)度，就建立了直線坐標(biāo)系在平面內(nèi)畫(huà)相互垂直的x軸與y軸，即可組成平面直角坐標(biāo)系．物體的位置由一對(duì)坐標(biāo)值確定在空間畫(huà)三個(gè)相互垂直的x軸、y軸和z軸，即可組成三維坐標(biāo)系．物體的位置由三個(gè)坐標(biāo)值來(lái)確定應(yīng)用實(shí)例M點(diǎn)位置坐標(biāo)：x＝2mN點(diǎn)位置坐標(biāo)：x＝3m，y＝4mP點(diǎn)位置坐標(biāo)：x＝3m，y＝4m，z＝2m【例3】一個(gè)小球從距地面4m高處落下，被地面彈回，在距地面1m高處被接?。鴺?biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2m處，向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向．小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是()A．2m，－2m，－1m B．－2m,2m,1mC．4m,0,1m D．－4m,0，－1m思路點(diǎn)撥：①4m和1m都是小球到地面的距離．②拋出點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)上方2m處．③留意所選坐標(biāo)軸的正方向及坐標(biāo)的正負(fù)．B[依據(jù)題意建立如圖所示的坐標(biāo)系，A點(diǎn)為拋出點(diǎn)，坐標(biāo)為－2m，B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，D點(diǎn)為地面，坐標(biāo)為2m，C點(diǎn)為接住點(diǎn)，坐標(biāo)為1m，所以選項(xiàng)B正確．](1)上例中，若選擇拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向下的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，則拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是多少？(2)拋出點(diǎn)與接住點(diǎn)之間的距離是多少？此距離與坐標(biāo)原點(diǎn)的位置有無(wú)關(guān)系？提示：(1)變更坐標(biāo)原點(diǎn)后三點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是0，4m，3m.(2)拋出點(diǎn)與接住點(diǎn)之間的距離為x＝3m－0＝3m．此距離與坐標(biāo)原點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)．坐標(biāo)系的建立及坐標(biāo)值的正負(fù)推斷(1)建立何種坐標(biāo)系由物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)確定，建立坐標(biāo)系的原則是能夠便利、精確地描述物體的位置及位置變更．(2)物體在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值是正值還是負(fù)值，與正方向的規(guī)定和原點(diǎn)的位置有關(guān)．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，某人從學(xué)校的門(mén)口A處起先漫步，先向南走了50m到達(dá)B處，再向東走了100m到達(dá)C處，最終又向北走了150m到達(dá)D處，則A、B、C、D各點(diǎn)位置如何表示？[解析]選取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，以正東方向?yàn)閤軸正向，以正北方向?yàn)閥軸正向，則各點(diǎn)坐標(biāo)分別為：A(0,0)、B(0，－50m)、C(100m，－50m)、D(100m,100m)．[答案]A(0,0)，B(0，－50m)，C(100m，－50m)，D(100m，100m)1．[物理觀念]質(zhì)點(diǎn)、參考系的概念．2．[科學(xué)思維]質(zhì)點(diǎn)模型的建立，運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性．3．[科學(xué)方法]抽象法建立質(zhì)點(diǎn)模型，坐標(biāo)法表示物體位置．1．物理學(xué)中引入“質(zhì)點(diǎn)”概念，從科學(xué)方法說(shuō)，是屬于()A．視察、試驗(yàn)的方法 B．邏輯推理的方法C．類(lèi)比的方法 D．建立志向模型的方法D[“質(zhì)點(diǎn)”是為了探討問(wèn)題簡(jiǎn)潔而引入的志向化的物理模型，所以從科學(xué)方法上來(lái)說(shuō)屬于志向物理模型，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤．]2．甲、乙兩輛汽車(chē)以相同的恒定速度直線前進(jìn)，甲車(chē)在前，乙車(chē)在后．甲車(chē)上的人A和乙車(chē)上的人B各用石子瞄準(zhǔn)對(duì)方，以相對(duì)自身為v0的初速度同時(shí)水平射擊對(duì)方，若不考慮石子的豎直下落，則()A．A先被擊中 B．B先被擊中C．同時(shí)被擊中 D．可以擊中B而不能擊中AC[兩車(chē)速度相同、同向行駛，兩車(chē)相對(duì)靜止，若以車(chē)為參考系，兩人相對(duì)靜止．兩人以相對(duì)自身為v0的初速度水平射擊對(duì)方，兩人同時(shí)被擊中．故選C.]3．假如操場(chǎng)上國(guó)旗平臺(tái)離地面的高度是0.5m，將坐標(biāo)系的原點(diǎn)定在平臺(tái)上，取旗桿所在直線向上方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，旗桿上固定國(guó)旗的A、B兩點(diǎn)離地面的距離分別為10.9m和9.4m，那么A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別是()A．10.9m,9.4m B．11.4m,9.9mC．10.4m,8.9m D．10.9m，－9.4mC[A、B兩點(diǎn)離平臺(tái)的距離分別為10.9m－0.5m＝10.4m和9.4m－