2024-2025學(xué)年高中物理第1章1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系教案新人教版必修1

PAGE9-1質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.理解什么是質(zhì)點(diǎn)，知道質(zhì)點(diǎn)是一種志向化模型，初步體會物理模型在探究自然規(guī)律中的作用.2.能說出把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3.知道參考系，知道物體運(yùn)動描述具有相對性.4.知道坐標(biāo)系和坐標(biāo)系的種類，會用一維坐標(biāo)系定量計(jì)算物體位置的變更．(重點(diǎn)、難點(diǎn))一、機(jī)械運(yùn)動1．定義：物體的空間位置隨時間的變更．2．運(yùn)動與靜止的關(guān)系(1)自然界中的一切物體都處于永恒的運(yùn)動中，即運(yùn)動是肯定的．(2)描述某一個物體的運(yùn)動時，總是相對于其他物體而言的，這便是運(yùn)動的相對性．二、物體和質(zhì)點(diǎn)1．定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)．2．將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：在探討物體的運(yùn)動時，當(dāng)物體的形態(tài)和大小對所探討問題的影響可忽視不計(jì)時，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)動時，被選定做參考、假定為不動的其他物體．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)問題中，要考慮探討問題的便利性．3．參考系對視察結(jié)果的影響：選擇不同的參考系視察同一個物體的運(yùn)動，視察結(jié)果會有所不同．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)、正方向和單位長度．1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)很小的物體肯定能看成質(zhì)點(diǎn)． (×)(2)做直線運(yùn)動的物體肯定能看成質(zhì)點(diǎn)． (×)(3)自然界中沒有肯定靜止的物體． (√)(4)只能選擇靜止的物體作為參考系． (×)(5)描述直線運(yùn)動，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人飛機(jī)．下列過程中不能將無人飛機(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，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，飛機(jī)的大小不能忽視．故選A、B、D.]3．馬路上一輛卡車緊急剎車，由于慣性，卡車上的貨物相對車廂向前滑行了x＝15mm，為了測出這個距離x，我們選擇的最合理的參考系應(yīng)當(dāng)是()A．樹木 B．行人C．卡車 D．馬路C[據(jù)題意，參考系是指為了探討問題的便利選來作為標(biāo)準(zhǔn)的物體．由于貨物相對車廂向前滑行了15mm，這是貨物相對車廂的運(yùn)動，為了測量出這個距離，選擇最志向的參考系是卡車，這樣便利測量，也是最合理的選擇．]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)是用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，其特點(diǎn)是只有質(zhì)量，沒有大小、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，是為了探討問題便利而對實(shí)際問題的科學(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)動時B．乙：探討正在旋轉(zhuǎn)的硬幣的運(yùn)動時C．丙：探討太空中宇宙飛船的位置時D．?。禾接戦T的運(yùn)動時C[A、B、D選項(xiàng)中的探討對象的大小、形態(tài)忽視后，起重機(jī)、硬幣、門的運(yùn)動將無法探討，故A、B、D選項(xiàng)中的探討對象不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)．C選項(xiàng)中宇宙飛船的大小、形態(tài)忽視后，對于確定宇宙飛船的位置無影響，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，成了一個有質(zhì)量的“點(diǎn)”．(3)思索所要探討的問題，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)．1．下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)是客觀存在的一種物體，其體積比分子還小B．很長的火車肯定不行以看作質(zhì)點(diǎn)C．為正在參與吊環(huán)競賽的運(yùn)動員打分時，裁判們可以把運(yùn)動員看作質(zhì)點(diǎn)D．假如物體的形態(tài)和大小對所探討的問題無影響，即可把物體看作質(zhì)點(diǎn)D[質(zhì)點(diǎn)是一種志向化的物理模型，沒有大小和形態(tài)，故A錯誤；一個物體能不能看作質(zhì)點(diǎn)，關(guān)鍵是看物體的形態(tài)或大小在所探討的問題中是否可以忽視，探討火車從北京開往上海的時間，火車可以看成質(zhì)點(diǎn)，故B錯誤；吊環(huán)競賽要考慮運(yùn)動員的動作，故此時不能看作質(zhì)點(diǎn)，故C錯誤；假如物體的形態(tài)和大小對所探討的問題無影響，即可把物體看作質(zhì)點(diǎn)，故D正確．]參考系1．選取參考系的意義要描述一個物體的運(yùn)動，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．2．參考系的選取原則(1)參考系的選取是隨意的，在實(shí)際問題中，參考系的選擇原則應(yīng)以觀測便利和使運(yùn)動的描述盡可能簡潔為基本原則．(2)探討地面上物體的運(yùn)動時，一般狀況下選擇地面或地面上靜止不動的物體為參考系，此時參考系可以省略不寫．(3)要比較不同物體的運(yùn)動狀況時，必需選擇同一個參考系．3．參考系的四性【例2】為紀(jì)念世界反法西斯斗爭暨抗日斗爭成功70周年，我國實(shí)行盛大的閱兵儀式，如圖所示，空中編隊(duì)排出“70”隊(duì)形，飛過天安門觀禮臺上空，下列關(guān)于飛機(jī)的運(yùn)動狀況的說法不正確的是()A．地面上的人看到飛機(jī)飛過，是以地面為參考系B．飛行員看到觀禮臺向后拂過，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，對物體運(yùn)動的描述一般是不同的．②物體的運(yùn)動具有相對性．C[飛機(jī)相對地面及地面上的建筑物向前飛行，而地面上的建筑物相對飛機(jī)向后運(yùn)動．可見，地面上的人看到飛機(jī)飛過是以地面為參考系，飛行員看到觀禮臺向后拂過是以飛機(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，看對物體運(yùn)動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．2．(多選)在平直馬路上，甲以10m/s的速度運(yùn)動，乙以5m/s的速度運(yùn)動，甲、乙從同一點(diǎn)動身，則()A．同向運(yùn)動時，甲視察到乙以5m/s的速度遠(yuǎn)離B．同向運(yùn)動時，乙視察到甲以5m/s的速度靠近C．反向運(yùn)動時，甲視察到乙以15m/s的速度遠(yuǎn)離D．反向運(yùn)動時，乙視察到甲以15m/s的速度靠近AC[同向運(yùn)動時，甲視察到乙時是以甲為參考系，此時乙以5m/s的速度遠(yuǎn)離，故A正確；同向運(yùn)動時，乙視察到甲時是以乙為參考系，此時甲以5m/s的速度遠(yuǎn)離，故B不正確；反向運(yùn)動時，甲視察到乙時是以甲為參考系，此時乙以15m/s的速度遠(yuǎn)離，故C正確；反向運(yùn)動時，乙視察到甲時是以乙為參考系，此時甲以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)動物體沿直線運(yùn)動時物體在某平面內(nèi)做曲線運(yùn)動時物體在空間內(nèi)做曲線運(yùn)動時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．物體的位置由一對坐標(biāo)值確定在空間畫三個相互垂直的x軸、y軸和z軸，即可組成三維坐標(biāo)系．物體的位置由三個坐標(biāo)值來確定應(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)．3．如圖所示，某人從學(xué)校的門口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)課堂小結(jié)學(xué)問脈絡(luò)1.質(zhì)點(diǎn)是一種“志向化模型”，物體能看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形態(tài)對所探討問題的影響可以忽視.2.參考系的選擇是隨意的.3.坐標(biāo)系可定量地描述物體的位置及位置的變更.1．物理學(xué)中引入“質(zhì)點(diǎn)”概念，從科學(xué)方法說，是屬于()A．視察、試驗(yàn)的方法 B．邏輯推理的方法C．類比的方法 D．建立志向模型的方法D[“質(zhì)點(diǎn)”是為了探討問題簡潔而引入的志向化的物理模型，所以從科學(xué)方法上來說屬于志向物理模型，選項(xiàng)D正確，A、B、C錯誤．]2．南朝梁代僧人傅大士，是中國維摩禪祖師，他有一首很聞名的偈詩：“空手把鋤頭，步行騎水牛；人在橋上走，橋流水不流．”其中“橋流水不流”中的“橋流”所選取的參考系是()A．水 B．橋C．人 D．河岸A[“橋流水不流”可以理解為橋在運(yùn)動，水在靜止．以水為參考系，橋相對于水的位置發(fā)生了變更，則橋是運(yùn)動的，選項(xiàng)A正確；以橋?yàn)閰⒖枷担瑒t橋是靜止的，而水相對于橋的位置發(fā)生了變更，則水是運(yùn)動的，選項(xiàng)B錯誤；以人為參考系，因?yàn)槿嗽跇蛏献?，人相對于橋的位置發(fā)生了變更，橋是運(yùn)動的，而水相對于人的位置也發(fā)生了變更，所以水也是運(yùn)動的，選項(xiàng)C錯誤；以河岸為參考系，河岸相對于橋的位置沒有發(fā)生變更，橋是靜止的，水相對于河岸的位置發(fā)生了變更，所以水是運(yùn)動的，選項(xiàng)D錯誤．]3．假如操場上國旗平臺離地面的高度是0.5m，將坐標(biāo)系的原點(diǎn)定在平臺上，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)離平臺的距離分別為10.9m－0.5m