【创新设计】2020-2021学年高中物理学案：1.1-质点-参考系和坐标系(人教版必修1)

1.1质点参考系和坐标系[目标定位]1.理解质点的概念，知道质点是一种抱负化模型，并可以推断物体是否可以看做质点.2.理解参考系的概念，知道运动具有相对性.3.知道坐标系和坐标系的种类．一、物体和质点1．质点：某些状况下，忽视物体的外形和大小，突出“物体具有质量”，把它简化成一个有质量的物质点，叫质点．2．把物体看成质点的条件：物体的大小和外形对所争辩的问题没有影响．3．抱负化模型：在物理学中，突出问题的主要方面，忽视次要因素，建立抱负化的物理模型，是经常接受的一种科学争辩方法．质点就是一种抱负化模型．想一想：2021年10月1日，丽丽一家坐高铁从北京到青岛，丽丽想测量列车经过一座大桥的时间，可不行以将高铁看做质点？答案不能；物体看成质点的条件是其大小和外形对所争辩的问题没有影响．高铁的长度对测量时间有影响．二、参考系1．参考系：要描述物体的运动时，首先要选定某个其他物体作参考，这种用来作为参考的物体称为参考系．2．描述一个物体的运动时，参考系可以(填“可以”或“不行以”)任意选择．但是，选择不同的参考系，得出的运动结果会有所不同．想一想：作为参考系的物体肯定是静止在地面上的物体吗？答案不是；参考系的选取是任意的，可以选择静止在地面上的物体，也可以选择在地面上运动的物体．三、坐标系1．为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．2．建立坐标系时，必需标上原点、正方向和单位长度．3．常见的坐标系的种类：直线坐标系、平面直角坐标系和三维空间坐标系．想一想：2021年10月在天津举办的第六届东亚运动会上，中国队选手陈静文在女子400米决赛中以53秒76的成果成功卫冕．为了精确     地描述她在跑道上不同时刻的位置和位置变化，应建立怎样的坐标系？答案运动员在400米赛跑时，要经过弯道，故建立平面直角坐标系．一、对质点的理解1．质点不同于几何中的“点”．质点是用来代替物体的有质量的点，具有质量，没有大小、体积、外形；与几何中的“点”有本质的区分．2．质点是一种“抱负化模型”，是为了争辩问题便利而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．它是抓住了主要因素——物体的质量，忽视了次要因素——大小和外形，是典型的物理模型之一．3．把物体看做质点的条件：物体的大小和外形对争辩问题的影响可以忽视不计．例1(2021浙江高一期中)关于质点，下列说法中正确的是()A．很小的物体总可以看成质点，较大的物体有时也能看成质点B．分析香蕉球(旋转的足球)的轨迹弯曲的成因时，可以把足球看成质点C．争辩运动员跨栏时的动作时，运动员可以看成质点D．质点是为了突出问题的主要方面，忽视次要因素而建立的抱负化模型解析物体看做质点的条件是物体的外形和大小对争辩的问题没有影响，与物体大小无关，所以A错误，D正确；争辩香蕉球的轨迹弯曲成因，足球各部分的运动状况不同，所以足球不能看做质点，B错误；争辩跨栏运动员动作时进行技术分析，不能将运动员看做质点，C错误．答案D借题发挥一个物体能否看做质点不是以其大小而论的，更不能看物体的轻重，而是看物体的大小和外形对所争辩的问题有无影响．针对训练其次届夏季青年奥林匹克运动会将于2022年8月在南京进行，届时将在15个体育馆进行26项竞赛．在考察下列运动员的竞赛成果时，可将运动员看做质点的是()解析马拉松赛跑测量的运动员跑完全程的时间，与运动员的外形和大小无关；跳水、击剑、体操竞赛时，要看运动员的肢体动作，所以不能看成质点．答案A二、对参考系的理解1．物体的运动是确定的，静止是相对的，选定参考系之后，才能知道和争辩物体的运动．2．参考系的选取是任意的．在实际问题中，参考系的选取以争辩问题便利、简洁为基本原则．通常选地面或地面上静止不动的物体为参考系．3．对于同一个物体，选取不一样的参考系，观看的结果也会不同．例2如图111所示，由于风的原因，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两艘船上的旗帜分别向右和向左飘，两艘船的运动状态是()图111A．A船确定是向左运动的B．A船确定是静止的C．B船确定是向右运动的D．B船可能是静止的解析从河岸上的旗帜的运动方向，可以推断风向右吹，由此可以推断B船肯定向右运动且比风速快；A船可能静止，可也可能向左运动，还有可能向右运动，但是比风速慢．答案C针对训练以下说法正确的是()A．参考系就是不动的物体B．任何状况下，只有地球才是最抱负的参考系C．不选定参考系，就无法争辩某一物体是怎样运动的D．同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观看结果解析参考系是假定为不动的物体，实际上也运动，A错．同一物体选择不同的参考系，其运动形式的表述一般不同，选择时以便利、简洁为主，不选取参考系，就无法描述物体的位置变化，无法争辩其运动，故B错，C、D对．答案CD三、坐标系的建立1．意义：借助适当的坐标系可以定量的描述物体的位置及位置的变化．2．方法例3一质点沿x轴运动，各个时刻的位置坐标如下表所示：(1)请在图112中的x轴上标出质点在各时刻的位置．图112(2)哪个时刻质点离坐标原点最远？有多远？解析(1)依据各个时刻的位置坐标对应状况，标出位置如图所示．(2)质点在1s、2s、3s、4s、5s时离坐标原点的距离分别为5m、4m、1m、7m、1m，所以4s时质点离原点最远，为7m.答案见解析借题发挥当描述直线运动的物体的位置及位置变化时，只要建立直线坐标系；当物体在同一平面内运动时，要用平面直角坐标系才能定量描述物体的位置及位置变化.看做质点的条件1．下列问题中，加下划线的物体能被视为质点的是()A．争辩“嫦娥”三号放射时离地面的高度B．争辩从沧州开往青岛的和谐一号列车的运行时间C．争辩跳板竞赛中运动员的动作D．争辩地球上昼夜的形成解析运行中的“嫦娥”三号离地面高度与其自身大小相比，可以忽视自身大小而视为质点；列车长度远小于沧州到青岛的距离，可以忽视列车长度将其看做质点；要争辩跳板运动员的动作，不能视为质点；地球上昼夜的形成是由于自转的缘由，所以不能将地球看做质点．答案AB2．下列关于质点的说法中，正确的是()A．质点是一个抱负化模型，实际上并不存在B．只有体积很小的物体才能被看成质点C．万吨巨轮格外大，无论何时都不能看做质点来处理D．假如物体的外形和大小与所争辩的问题无关或属于次要因素，可把物体看成质点解析质点是由实际物体抽象而得到的，只有质量，没有大小，不占据空间，是一个抱负化模型，实际上并不存在，A对；体积很小的物体不肯定都能看成质点，体积较大的物体有时也能看成质点，B错；当物体的外形、大小与所争辩的问题无关或属于次要因素时，可忽视其外形、大小，物体可看成质点，C错，D对．答案AD参考系的选取图1133．在电视连续剧《西游记》中，经常有孙悟空“腾云驾雾”的镜头，这通常是接受“背景拍摄法”：让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后呈现出蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效果；摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头，如图113所示．放映时，观众就感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”．这时，观众所选的参考系是()A．“孙悟空”B．平台C．飘动的白云D．烟雾解析观众感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”，即认为“孙悟空”是运动的，“白云”是静止的．答案C坐标系的建立4．2021年吴桥杂技节上，一名杂技演员将手中的球从高出地面3m的位置竖直向上抛出，它上升5m后回落，最终到达地面，如图114所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格：图114解析本题中的物体沿直线运动，可以在该直线上建立直线坐标系，来定量描述物体的位置．若以地面为原点，则动身点、最高点、落地点的坐标分别为x1＝3m，x2＝8m，x0＝0；若以抛出点为原点，则x1′＝0，x2′＝5m，x0′＝－3m.答案3m8m005m－3m(时间：60分钟)题组一对质点概念的理解1．香港红磡体育馆是香港的综合室内多用途表演场馆，位于九龙油尖旺区红磡畅运道9号、港铁红磡站平台上，是众多明星开演唱会的重要场地．下列说法正确的是()A．观看蔡依林的钢管舞时，可把蔡依林看做质点B．倾听张惠妹美丽 的歌声时，可把张惠妹看做质点C．观赏“鸟叔”的江南Style表演时，可把“鸟叔”看做质点D．争辩罗志祥的舞蹈动作时，可把罗志祥看做质点解析观看钢管舞、“鸟叔”的表演和罗志祥的舞蹈，都要看肢体动作，所以不能看做质点；而倾听张惠妹的歌声时，可以将其看做质点．答案B2．下列关于质点的概念正确的是()A．只有质量很小的物体才可以看成质点B．只要物体运动得不是很快，就肯定可以把物体看成质点C．质点是把物体抽象成有质量而没有大小的点D．旋转的物体，确定不能看成质点解析物体的质量、大小、运动状态都不是推断物体能否被看成质点的依据，物体的外形、大小是否对所争辩的问题起主要作用，是推断能否把物体看成质点的唯一依据，A、B、D错，质点是抽象的抱负化模型，有质量，没有大小，不占据空间，C对．答案C3．下列有关质点的说法中，正确的是()A．争辩嫦娥三号围绕月球运动的轨迹时，嫦娥三号可看做质点B．争辩4×100m接力赛运动员交接棒的过程时，可以将运动员可看做质点C．用GPS定位系统确定正在月球上考察的“玉兔号”月球车的位置时，月球车可看做质点D．争辩子弹穿过一张薄纸所需的时间时，可以把子弹看做质点解析嫦娥三号的大小与轨道的半径相比可忽视，故能看做质点，A对；若把运动员看做质点，无法争辩其交接棒时的动作，故B错；在确定月球车的位置时，月球车的大小、外形对争辩问题没有影响，可看做质点，故C对；争辩子弹穿过一张纸的时间时，子弹的长度比纸的厚度大很多，不能忽视其长度，所以不能看做质点，故D错．答案AC题组二参考系的选取4．有一个“形影不离”的成语，意思是人的身体和影子分不开，形容关系亲密，经常在一起．在晴天的早上，某同学在操场上自南向北跑步，下列说法正确的是()A．以地面为参考系，影子是静止的B．以地面为参考系，影子是运动的C．以人为参考系，影子是静止的D．以人为参考系，影子是运动的解析人的身体和影子的相对位置不变，两者相对静止；该同学在操场上跑步时，相对地面该同学的位置发生了变化，所以同学的影子是运动的．答案BC5．小说《镜花缘》第七十九回中，宝云问奶公：“家乡有什么趣闻？”，奶公说：“前几天刮了一阵大风，把咱们家的一口井突然吹到墙外去了…….”你认为，对“井在运动”的参考系推断正确的是()A．井B．奶公C．墙D．风解析井相对地面是不动的，“井突然被吹到墙外”是由于墙被风吹倒了，所以“井在运动”是相对于墙，是以墙为参考系的．答案C6．两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发觉窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发觉甲车仍没有动，若以地面为参考系，上述事实说明()A．甲车向东运动，乙车不动B．乙车向东运动，甲车不动C．甲车向西运动，乙车向东运动D．甲、乙两车以相同的速度向东运动解析甲车内的乘客发觉窗外树木在向西移动，说明甲车在向东运动，乙车内的乘客发觉甲车仍没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面对东运动，所以乙车相对地面也向东运动，且与甲车速度相同，故D正确．答案D7．地面的观看者看雨滴是竖直下落的，坐在匀速行驶的列车车厢中的乘客看雨滴是()A．水平向前运动B．水平向后运动C．倾斜落向前下方D．倾斜落向后下方解析乘客是以列车为参考系看雨滴运动的，雨滴在下落的同时还相对列车向后运动，故乘客看到的雨滴是倾斜落向后下方，D正确．答案D图1158．如图115所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清楚的运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美．摄影师选择的参考系是()A．大地B．太阳C．运动员D．地面上的景物解析由于运动员和摄影师以相同的速度运动，以运动员作为参考系，摄影师是静止的，故运动员的图片是清楚的，但由于背景相对于运动员是运动的，所以背景相对于摄像机是运动的，故拍摄的背景是模糊的．在“追拍法”中摄影师选择的参考系是运动员，故C正确．答案C9．宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游曾写下一首诗，其中的两句是“卧看漫天云不动，不知云与我俱东”，表达了他对运动相对性的理解．诗中这两句涉及的参考系分别是()图116A．岸和船B．船和岸C．都是岸D．都是船解析“卧看漫天云不动”是以船为参考系的，“不知云与我俱东”是以岸为参考系的，故B正确．答案B题组三坐标系的建立10．关于坐标系，下列说法正确的是()A．建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化B．坐标系与参考系都是为了争辩物体的运动而引入的C．物体做直线运动时必需建立平面直角坐标系D．物体在平面内做曲线运动，需要用平面直角坐标系才能确定其位置解析坐标系是建立在参考系上用来定量描述物体的位置及位置变化的，A、B正确；描述做直线运动的物体时需要建立一维直线坐标系，做平面曲线运动时需建立平面直角坐标系，C错误，D正确．答案ABD11．一只皮球从5m高处由静止落下，被地面弹回，在距地面1.5m处被小明接住．以抛出点正下方距地面2m处为坐标原点，向上为正方向建立坐标轴．则皮球抛出点、落地点、被接住点的位置坐标分别是()A．5m、－2m、0.5mB．3m、－2m、－0.5mC．－3m、－2m、0.5mD．5m、2m、－0.5m解析以2m处