人教版 (新课标)必修11 质点 参考系和坐标系学案及答案

必修一《运动的描述》物理导学稿

学习内容：质点   参考系    坐标系

学习目标：

1、机械运动概念、参考系及坐标系概念，会判断不同参考系的物体的运动情况是怎样的。

2、学习质点的概念，知道质点是一种理想化模型，理解牢记能否把物体看成质点的条件并会实际应用。

重点难点：

1.理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法。

2.将一个实际的物体抽象为质点的条件。

教学方法:

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学过程：

导言：

今天我们来学习一个最基本的物理概念：运动。说到运动，很多同学肯定会想，运动我们都知道，日常生活中太常见了，有必要专门学习吗？。好，既然大家都认为自己很了解运动，那下面我先来问大家一个问题：我们所处的这间教室是静止还是运动的？我们所在的地球是不是在转动呢？既然它在转动，在它上面的房屋是不是也跟着转动呢？从这样一个角度来看房屋不就是运动的吗？那房屋究竟是运动的还是静止的呢？大家现在来想一想，本来我们都认为自己已经了解了什么是运动，为什么现在连一个物体是否在运动都搞不清了呢？这主要是因为我们在研究一个物体的运动时选择了不同的参照物从而会得出不同的结论。

现在我们用精确的语言从理论高度对运动进行定义。

一、机械运动：

1．定义：一个物体相对于另一个物体空间位置随时间的变化叫做机械运动，简称运动。

2．分类：

（1）平动：也称平移，运动物体上任意两点所连成的直线，在整个运动过程中始终保持平行，这种运动叫做“平动”。在同一时刻，平动物体上各点的速度和加速度均一样。

（2）转动：运动物体上，除转动轴上各点外，其它各点都沿同一转动轴做圆周运动，各点的运动轨迹是以转动轴为中心的同心圆。

二、参考系：我们研究物体的运动时所选择的参照物又叫做参考系。

生活中的错觉：1、坐在列车上盯着站台上的另一列车，有时我们会以为自己坐的列车启动了，而其实是我们所看的那列车启动了，为什么会这样呢？由于列车是否启动是以地面为参考系的，由于坐在列车中的我们只能看到对面的列车，而不能看到地面或相对于地面静止的物体，无法以地面为参考系来判断列车是否启动，只能以自己乘坐的火车和对面的火车为参考系，无论哪列火车启动，以对面的列车为参考系都会认为自己的火车启动，以自己为参考系就会认为对面的列车启动了；2、趴在桥上看水流有时会觉得桥在走而不是水在流……

课堂练习：

例1、一个人围操场走了一圈，你说它发生机械运动了吗？飞行员为什么能抓住子弹？

例2、仔细分析下面各种运动的参考系

太阳从东方升起，西方落下。

月亮在云中穿行。

车窗外树木向后倒退。

“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”“坐地日行八万里”

“看山恰似走来迎，仔细看山山不动。”

例3、飞机上丢炸弹，若以地面为参考系，炸弹是如何运动的？若以飞机为参考系，炸弹是如何运动的？

例4、甲乙丙三架观光缆车，甲中乘客看到一高楼在向下运动，乙中乘客看到甲向下运动，丙中乘客看到甲乙都在向上运动，则甲乙丙相对于地面的运动情况是（   ）

A、甲向上，乙向下，丙不动          B、甲向上，乙向上，丙不动

C、甲向上，乙向上，丙向下          D、甲乙丙都向上，只不过丙比甲乙都慢

三、质点

现实世界中，物体的运动形式是多种多样的，就算是同一个运动物体上，各点的运动情况也往往是不一样的，如展翅高飞的雄鹰的身体和翅膀的运动是不一样的；列车车身和车轮的运动是不一样的。影响物体运动的因素通常也十分复杂，要研究一个运动涉及的所有方向往往很难甚至不可能，为了寻找问题的突破口，物理学中通常用建立物理模型的方法，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，从而将问题简化。

   就拿一辆正在行驶的汽车来说，车身的运动与轮子的运动是不一样，同时汽车内部的轴承、发动机等都在以不同的形式在运动，我们不可能把这些所有的运动都进行研究。所以我们在研究问题的过程中具体问题具体分析。

 (1)、求10m长，以10m/s匀速的汽车完全通过20m长的桥所需要的时间。（2）、如果要完全通过10000m长的桥呢？

综上我们可以看到，在物理学中，有些时候物体的大小形状及各部分的运动差异对我们所研究的问题影响不大，是次要因素，这时我们就可以将其忽略，把物体看成一个点，一个有质点的点。

质点：用来代替物体的一个有质量的点叫做质点。

分析：质点是一个理想化模型，没大小形状，但有质量。初中阶段接触的理想模型有：光滑水平面、匀速直线运动、轻质弹簧……

能否将物体看成一个质点的条件：

（1）：看物体的形状大小及各部分的运动差异对我们所研究的问题产生的影响是否可以忽略

（2）一般情况下平动的物体可以看成质点，因为平动物体各部分运动情况完全一样，用一点就可以代替整体。

课堂练习：

例1：下面哪些物体可以看做质点？

1、马拉松比赛中的运动员  2、体操运动员    3、研究自转时的地球

4、研究公转时的地球（地球直径，而日地距离为）

5、研究乒乓球运动员的发球    6、运动员百米冲刺

7、小的物体能看成质点，大的物体则不行

四、坐标系

物理研究中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坐标系(坐标系相对于参考系是静止的)。

一维

如上图我们如何建一个数学坐标系来定量表示ABC三个位置， A在收费站的西边100米，B在收费站东100米，C在收费站东面200米。

 如何建立坐标系： 

1、（作实物图的简化图）作一直线沿ABC所在的直线方向，据物体实际位置关系在直线上用点把它们标出。

2、确定正方向（任意，此处以正东为正方向）。

3、取原点（任意），并指出原点所代表的参照物。

4、标出位置坐标。

领悟：坐标的正负表示物体是在原点正方向的一侧还是负方向的一侧，坐标值的大小表示物体到原点的距离。（位置坐标用X表示）

注意：原点的选择是任意的，一般情况下以参照物为原点，但没有要求一定以参照物为原点。

课后练习

1．关于参考系的选择，下列说法错误的是                                 (      )

　 A．描述一个物体的运动，参考系可以任意选取

　 B．选择不同的参考系，同一运动，观察的结果可能不同

　 C．观察或研究物体的运动，必须选定参考系 

　 D．参考系必须选定地面或与地面连在一起的物体

2．关于质点，下列说法中正确的是                                       (      )

A．只要体积小就可以视为质点

B．若物体的大小和形状对于所研究的问题属于无关或次要因素时，可把物体当作质点

C．质点是一个理想化模型，实际上并不存在

D．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的

3．在有云的夜晚，抬头望月，觉得月亮在云中穿行，这时选取的参考系是        (      )

A．月亮　　B．云    C．地面　　D．星

4．研究下列情况中的运动物体，哪些可看作质点                          (      )

A．研究一列火车通过铁桥所需时间  B．研究汽车车轮的点如何运动时的车轮

C．被扔出去的铅球                D．比较两辆汽车运动的快慢

5．有关参照物的说法中，正确的是                                      (      )

A．运动的物体不能做参照物     B．只有固定在地面上的物体才能做参照物

C．参照物可以不同，但对于同一个物体，运动的描述必须是相同的   

D．要研究某一个物体的运动情况，必须先选定参照物

6．下列各对物体中，可以认为保持相对静止的是                           (      )

A．在空中加油的加油机和受油机      B．在稻田工作的联合收割机和卡车

C．在平直公路上匀速行驶的各种车辆  D．流水和随水漂流的小船

7．在研究下列哪些问题时，可以把物体看成质点                             (      )

A. 求在平直马路上行驶的自行车的速度   B. 比赛时，运动员分析乒乓球的运动

C．研究地球绕太阳作圆周运动时

D．研究自行车车轮轮缘上某点的运动，把自行车看作质点

8．如图1-1所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船运动状态是                                   (      )

A．A船肯定是向左运动的

B．A船肯定是静止的

C．B船肯定是向右运动的

D．B船可能是静止的

9. 甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况可能是      (      )

A. 甲向下、乙向下、丙向下        B. 甲向下、乙向下、丙向上

C. 甲向上、乙向上、丙向上     D. 甲向上、乙向上、丙向下

10. 两辆汽车在平直公路上行驶，甲车内一个人看乙车没有动，而乙车内的一个人看见路旁的树木向西运动，如果以大地为参照物，上述观察说明 （     ）

A. 甲车不动，乙车向东运动      B. 乙车不动，甲车向东运动

C. 甲车向西，乙车向东运动      D. 甲、乙两车以相同的速度向东运动

11. 桌面离地面的高度是0.9 m，坐标系的原点定在桌面上，向上方向为坐标轴的正方向，有A、B两点离地面的距离分别为1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐标分别是 (      )

   A．1 m, 0.5 m  B．1.9 m,0.4 m  C．1 m,-0.5 m  D．0.9 m ,-0.5 m

12．第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000 m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹，是因为                                           (      )

A．飞行员的反应快                          B．子弹相对于飞行员是静止的

C．子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了    D．飞行员的手有劲

13．“坐在公共汽车车厢内的人看到窗外另一辆靠得很近的汽车向前开动了，此时这人感到自己的车子在后退，实际上这是错觉，他坐的汽车并没有动”的描述中，所选择的参照物至少有几个？是哪几个？