高中物理1.1质点参考系和坐标系教案新人教版必修1

高中物理1.1质点参考系和坐标系教案新人教版必修1知识纲要导引核心素养目标(1)理解质点的概念，知道参考系和坐标系的概念．(2)理解质点是理想化模型，会判断物体能否看作质点，会选择参考系描述物体的运动，能建立坐标系定量描述物体的位置及位置变化．(3)体会物理模型在探索自然规律中的作用．知识点一质点1．定义：用来代替物体的有质量的点叫作质点．2．属性：(1)没有大小和形状．(2)只占有位置而不占空间．(3)具有所代替物体的全部质量．(4)是一种理想化模型．3．将物体看作质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响很小可以忽略时，可以把物体简化为质点.思考1如图所示，在研究运动员的动作时，能否将运动员视为质点？提示：不能在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，是研究问题常用的科学方法．知识点二参考系1．定义：在描述物体的运动时，被用来做参考、假定为不动的其他物体．2．意义：观察被研究的物体相对于参考系的位置是否随时间变化以及如何变化．3．影响：同一个物体的运动，选取不同的参考系，所得出的结果可能是不同的．4．选取原则：参考系的选取是任意的，但应以方便观测和使运动的描述尽可能简单为原则.思考2选择的参考系不同，物体的运动情况一定不同吗？提示：不一定，选择不同的参考系，物体的运动情况一般不同，但有时候也相同，如图，车中的乘客，选择司机和选择汽车作为参考系，都是静止的．(1)任何物体(运动的或静止的)均可做参考系．(2)物体被选为参考系后，就认为该物体是静止的．(3)在没有特别说明的情况下，一般选大地为参考系．知识点三坐标系1．引入坐标系的目的：为了定量描述物体的位置和位置变化．2．引入坐标系的意义：定量描述物体在某一时刻的位置和在某一段时间的位置变化．3．坐标系的三要素：原点、正方向、单位长度．4．常见的两种坐标系：(1)直线坐标系：物体在一条直线上运动，只需建立直线坐标系．(2)平面直角坐标系：物体在某一平面内运动.核心一物体能否看成质点的判断1．建立质点模型的两个关键点(1)质点是对实际物体的抽象，是研究物体运动时对实际物体的近似，真正的质点并不存在．(2)明确题目要研究的问题，同一物体有时可以看成质点，有时则不能，取决于所研究问题的性质．(1)质点是一种理想化的模型，是从实际物体中抽象出的．(2)判断一个物体能否被看成质点，不取决于物体自身的大小，而取决于物体自身大小对所研究的问题的影响是否可以忽略．研究对象可以看做质点的情景不能看做质点的情景火车研究从北京到上海的运行时间①研究火车通过一座大桥的时间；②研究火车车轮的运动等汽车、自行车①研究行驶的车的速度；②确定车的位置①研究车通过路旁一根电线杆的时间；②研究车轮的转动等地球研究地球的公转研究地球的自转(春、夏、秋、冬的变化等)球足球比赛中，队员抛出的球的运动弧线研究乒乓球的旋转例1 [2019·杭州七校高一期末联考]如图是利用无人飞机进行航拍的情景，下列情况中能把无人机看成质点的是( )A ．观察飞机飞行姿势B ．观察飞机翻滚动作C ．改变飞机摄像头拍摄角度D ．改变飞机离被拍摄物的高度【解析】 无人飞机航拍时，研究飞行姿势和翻滚的动作时不能忽略飞机的形状，不能看做质点，改变拍摄角度时不能忽略飞机的大小和形状．飞机的形状对改变拍摄高度没有影响，所以D 正确．【答案】 D训练1 下列关于质点的说法正确的是( )A ．研究跳水运动员在空中的翻转动作时，运动员可当作质点B ．研究航天器绕地球运动的运行轨道时，航天器可当作质点C ．研究地球自转时，地球可当作质点D ．研究火车车轮的转动时，车轮可当作质点解析：研究高台跳水运动员空中翻转动作时，运动员的形状和大小在所研究的问题中不可以忽略，运动员不可以看作质点，A 错误；研究航天器绕地球运动的运行轨道时，航天器的形状和大小在所研究的问题中可以忽略，航天器可当作质点，B 正确；研究地球自转时，地球的形状和大小在所研究的问题中不可以忽略，不可当作质点，C 错误；研究火车车轮的转动时，车轮的形状和大小在所研究的问题中不可以忽略，不可当作质点，D 错误．答案：B两点注意：(1)由于运动的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对于哪个参考系而言的．(2)如果选取地面为参考系，可以不指明，但若选其他物体为参考系时，必须指明． 核心二 参考系的选取与物体的运动相对性 用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的任意性 参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则．研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系统一性 在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体的不同阶段的运动，必须选择同一参考系差异性 同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同例2 请根据图片中的情况判断下列说法正确的是( )A ．风可能是向左吹的B ．由图中情况可以判断风速大于小红的速度C ．小红的头发相对小红是向右运动的D ．小红向左运动，风是向右吹的，但无法判断小红的速度与风速的大小关系【解题指导】 (1)通过烟的飘向――→判断风向右吹；(2)通过自行车的方向――→判断小红是向左运动的．【解析】 通过烟囱冒出烟的偏向，可以得出风是向右吹的，A 错误；小红是向左运动的，但是无法判断小红的速度与风速的大小关系，B 错误、D 正确；小红的头发相对小红静止，C 错误．【答案】 D训练2 下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是( )A．诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的B．钱塘江观潮时，观众只觉得潮水扑面而来，是以“潮水”为参考系的C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”描写“轻舟”是以“万重山”为参考系的D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的解析：A错：诗句“飞流直下三千尺”是以“山体”为参考系的．B错：钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来，是以“堤岸”为参考系的．C对：“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”描写“轻舟”是以“万重山”为参考系的．D错：升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“旗杆”为参考系的．答案：C判断物体运动或静止的方法(1)确定研究对象；(2)根据题意确定参考系并假定参考系是不动的；(3)分析被研究的物体相对于参考系有没有发生位置的变化，若位置发生变化，说明物体是运动的；若位置不变，说明物体是静止的．核心三坐标系的建立1．建立坐标系的物理意义借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化．2．建立坐标系的原则(1)坐标原点要相对于参考系静止．(2)坐标轴方向的选取要使对物体运动规律的描述尽量简洁．3．画坐标系时的两点注意(1)画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度．(2)坐标值的绝对值表示离原点的距离，正负表示相对原点的方位．例3 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．坐标原点定在释放点正下方2 m处，竖直向下为坐标轴正方向．则小球的释放点、落地点、接住点的位置坐标分别是( )A．2 m，－2 m，－1 m B．－2 m2 m1 mC．4 m0.1 m D．－4 m0，－1 m【解析】根据题意建立如图所示的坐标系，A点为释放点，坐标为－2 m，B点为坐标原点，D点为落地点，坐标为2 m，C点为接住点，坐标为1 m，所以选项B正确．【答案】 B常用坐标系(1)直线坐标系(2)平面直角坐标系训练3如图所示，某人从学校门口A处开始散步，先向南走50米到达B处，再向东走100米到达C处，最后向北走150米到达D处，若以校门口A点为坐标原点，则A、B、C、D各点的位置如何表示？解析：本题考查坐标系的建立方法．以A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向建立平面直角坐标系，如左图所示，则各点的位置坐标为A(00)，B(0，－50 m)，C(100 m，－50 m)，D(100 m100 m)．答案：见解析1．在研究物体的运动时，力学中引入“质点”的概念，从科学方法上来说属于( ) A．极限分析物理问题的方法B．观察实验的方法C．建立理想物理模型的方法 D．等效替代的方法解析：质点的引入是忽略次要因素，抓住主要因素，是一种建立理想物理模型的方法．答案：C2．在考查下图所示运动员的比赛成绩时，可视为质点的是( )解析：A对：马拉松比赛时，由于路程长，运动员的大小和形状可以忽略，可以看成质点．B错：跳水比赛时，要关注运动员的动作，所以运动员的大小和形状不能忽略，不能看成质点．C错：击剑比赛时要注意运动员的肢体动作及击中点的位置，不能看成质点．D错：体操比赛中主要根据运动员的肢体动作评分，不能忽略运动员的大小和形状，不能看成质点．答案：A3．2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器(“玉兔号”月球车)成功分离，登陆月球后“玉兔号”月球车将在月球上开展3个月巡视勘察．若以着陆器所在地为坐标原点，以月球车运动方向为x轴的正方向，建立一个一维坐标系．月球车从距离原点5 m处出发，沿直线运动，经过一段时间后到达距离出发点15 m处．月球车最初位置坐标和最终位置坐标分别是( )A．015 m B．5 m15 mC．020 m D．5 m20 m解析：根据题意建立的坐标系，出发点距离原点5 m，坐标为5 m，末位置距离原点20 m，坐标为20 m，所以D正确．答案：D4．第十一届中国国际航空航天博览会在广东珠海举行，博览会还迎来了英国皇家空军“红箭”特技飞行表演队的中国航展首秀．如图所示，9架表演机保持队形不变飞过观礼台．下列关于“红箭”特技飞行表演的说法正确的是( )A．地面上的人看到飞机飞过，是以飞机为参考系B．飞行员看到观礼台向后掠过，是以地面为参考系C．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的D．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是运动的解析：地面上的人看到飞机是相对于地面飞过，是以地面为参考系，A错误；飞行员看到观礼台向后掠过，是以飞机为参考系，B错误；以编队中某一飞机为参考系，所有飞机的位置相对不变，其他飞机是静止的，C正确、D错误．答案：C。