2019-2020学年高中物理人教版必修一教案：第一章 第1节质点 参考系和坐标系

1．质点参考系和坐标系

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．