《11质点 参考系和坐标系》

【学习目标】
1. 理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道实际物体在什么条件下可看作质点，知道这种科学抽象是一种常用的研究方法
2. 知道参考系的概念和如何选择参考系
3.知道坐标系的意义
【重点难点】1.质点概念的理解 2.参考系的理解
【课前预习】
1． 是古希腊杰出的科学家、哲学家，形式逻辑学的 人。
2．物体的运动形式是多种多样的，最简单的运动是物体的 随时间的变化，这种运动叫做 ，简称运动．
3．在某些情况下，可以不考虑物体的 和 。这时我们突出“ ”这一要素，把它简化为一个 的点，称为质点。
4．在物理学中，突出问题的 ，忽略次要因素，建立 的“ ”，并将其作为 ，是经常采用的一种科学研究方法．
5．在描述物体的运动时，要选某一个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否随 ________变化，以及怎样变化，这种用来做 的物体称为参考系．
6.一般说来，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要 上建立 ．
【探究案】
【问题探究1】质点的理解
【教师点拨】
1.质点是用来代替物体有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体质量。
2.质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。
3.质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。
例1. 北京时间2011年5月16日晚，国际田联钻石联赛（上海站）在上海八万人体育场进行。中国飞人刘翔以13秒07的成绩夺得110米栏冠军，这是刘翔首次采用七步上栏新技术创下的首场室外比赛的最好成绩。终结了美国名将奥利弗21连胜的记录。对于下列说法中正确的是（ ）
A.刘翔在飞奔的110米中，可以看做是质点
B.教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点
C.无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点
D.能否把刘翔看做质点，取决于我们所研究的问题
拓展: 讨论：
(1)物体是否在所有的情况下都能看作质点？
(2)物体看作质点的条件是什么？
(3)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？
(4)大的物体一定不能看成质点？小的物体随时都看成质点吗？
【问题探究2】对参考系的理解
【教师点拨】1.描述物体运动时，另选来作为标准的物体，称为参考系。
2.物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性。一个物体是否运动，怎样运动，决定于它相对所选参考系的位置是否变化，怎样变化。同一个物体选取不同的参考系，其运动情况往往不同，如路边的树木，若以地面为参考系是静止的；若以向前行驶的汽车为参考系，树木是往后倒退的，这就是我们坐在车里前进时看到树木往后倒退的原因。
3.参考系的的选取是任意的，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则，通常选地面为参考系。
例2.小华、小明和小红三人到上海“金茂大厦”游玩，三人分别乘坐不同的观光电梯。当他们从自己乘的观光电梯向外看时，分别有如下现象：小华看见小红乘的电梯匀速上升；小明看到小华的电梯匀速下降；小红看到地面在匀速上升。试分析小华、小明和小红三人乘的电梯相对于地面是怎样运动的？
拓展：（1）参考系的选择是任意的，但应以观察方便和使运动描述简单为原则，研究地面上的物体运动时，常选地面为参考系。
（2）物体做何种运动，是相对参考系而言的，物体是否运动，要看相对参考系的位置是否发生变动。
（3）选不同的参考系来观察同一物体的运动，结果会有不同。例如，第一次世界大战期间，一飞行员驾驶飞机时，发现边上有一黑色小物体，他伸手抓来一看，竟然是一颗子弹，如果飞行员站在地面上他还敢抓飞行中的子弹吗？
【问题探究3】坐标系的理解
【教师点拨】为了定量的描述物体的位置及其变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，即坐标系是定量化了的参考系，使物体位置及其变化能用更精确的数据描述。
例3.质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止。如图，若AC=100m，BC=30m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则：出发点的位置为 m，B点位置是 m，C点位置为 m，A到B位置变化是 m，运动方向 。C到B位置变化为 m，运动方向 .
拓展同一坐标轴也可选不同的标度，坐标系可以准确地的描述物体的位置、位置的变动以及运动方向，建立坐标系时要注意：
确定合适的坐标原点，坐标原点的确定视描述物体的位置的方便而定。
确定合适的坐标系类型，如物体沿直线运动，则建立一维坐标系，物体在平面内运动，则需建立二维平面直角坐标系。
确定合适的坐标标度，如1cm表示10米，各个坐标轴最好用相同的标度，当然有时为了便于描述物体的位置也可用不相同的标度。
【课堂练习】
1．关于质点，下列说法中正确的是（ ）
A.研究质量很大的物体时在任何情况下都不能看作质点
B.研究旋转效应的足球，可把足球看作质点
C.在太空中进行飞船对接的宇航员观察另一飞船，可把该飞船看作质点
D.地球上的控制中心跟踪在太空中飞行的宇宙飞船的位置时，可把飞船看作质点
2．明代诗人曾写这样一首诗：“空手把锄头，步行骑水牛；人在桥上走，桥流水不流。”其中“桥流水不流”中的“桥流”是以下列哪个物体为参考系的（ ）
A．桥 B.水 C.人 D.河岸
3．观察图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两车一定向左运动
B．甲、乙两车一定向右运动
C．甲车可能静止，乙车向右运动
D．甲车可能静止，乙车向左运动
4．以自己的生活经验各举两个关于质点的例子
（1）能被看成质点的是： ．
（2）不能被看成质点的是： ．
5．如图2所示，小红从家里(图中坐标原点O点)到学校 (图中A点)，则从家里到学校的直线距离是 m。 可否就此题设计一个坐标轴，而不是如图的坐标系来表示小红的位置变化情况，你能做到吗
1.1《质点 参考系和坐标系》练案
【A组】
1．下列现象是机械运动的是(　　)
A．上海的磁悬浮列车正在高速行驶 B．中国的综合国力正在飞速发展
C．煤炭正在熊熊燃烧 D．奥运冠军刘翔在110米栏决赛中
2．下列各物体中，能被视为质点的有(　　)
A．停泊在港湾中随风摇摆的小船 B．满载战机远征伊拉克的“小鹰号”航空母舰
C．马拉松比赛的运动员 D．表演精彩动作的芭蕾舞者
3．在有云的夜晚抬头望月，发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”，这时取的参考系是(　　)
A．月亮　　　　　　B．云 C．地面 D．观察者
4．在以下哪些情况下可将物体看成质点(　　)
A．研究某学生骑车回校的速度
B．对某学生骑车姿势进行生理学分析
C．研究“神舟九号”从地球到“天宫一号”的飞行轨迹
D．研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面
5．我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系．下列说法正确的是(　　)
A．我们说：“太阳东升西落”，是以地球为参考系的
B．我们说：“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的
C．我们说：“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的
D．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以火车为参考系的
　
【B组】
1．以下关于质点的说法正确的是(　　)
①质量小的物体都能看成质点　②体积小的物体都能看成质点　③各部分运动状态完全一致的物体可视为质点　④某些情况下地球也可以看成质点
A．①②④ B．②③④ C．②④ D．③④
2．两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，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
3．在2008年北京奥运会上，中国代表团参加了包括田径、体操、柔道在内的所有28个大项的比赛，下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是(　　)
A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时
B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时
C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时
D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时
4．以北京长安街为坐标轴x，向东为正方向，以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，建立一维坐标，一辆汽车最初在原点以西3 km处，几分钟后行驶到原点以东2 km处．
(1)这辆汽车最初位置和最终位置分别是(　　)
A．3 km　2 km　　　B．－3 km　2 km C．3 km　－2 km D．－3 km　－2 km
(2)如果将坐标原点向西移5 km，则这辆汽车的最初位置和最终位置分别是(　　)
A．5 km　7 km B．2 km　5 km C．2 km　7 km D．3 km　5 km
5.如右图所示，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
6．小明从学校回到家有800米的路程，要确定小明家相对学校的位置，请思考：
(1)如果小明家和学校均在同一条笔直的街道上，如何描述？
(2)如果小明家在另一条与学校所在街道相互垂直的街道上，如何描述？
(3)如果小明家还在某高层公寓的32层上，如何描述？
(4)仅用小明家离校800米能够确定其位置吗？