人教新课改高一物理必修一第一章第一节《质点 参考系和坐标系 》ppt课件

课件54张PPT。本 章 慨 述●情景切入
我们生活在一个运动的世界之中．
从浩瀚的宇宙到微小的粒子，自然界的一切，都在不停地运动．飘动的树叶、滚滚的江水、飞逝的流星、飘动的红旗、呼啸的飞机(如图)……
在这一章里，我们将初步学习、研究如何描述物体的运动．●知识导航
(1)研究一种物理现象总是先从现象的描述入手．作为研究物体机械运动规律的第一章，本章章名“运动的描述”就清楚点明将要讲述的是有关描述物体运动的物理量：位移、时间、速度和加速度．要理解这些物理量，就必需理解质点、参考系和坐标系等概念．
(2)本章学习过程中需要掌握十个主要概念，一个重要实验．
十个主要概念：机械运动、参考系、质点、位移、路程、速度、平均速度、瞬时速度、速率、加速度．
一个重要实验：用打点计时器测速度．(3)本章的重点是对质点的概念及位移、速度、加速度的物理含义的理解．
难点是对加速度的理解、应用及加速度与速度的区别与联系．●学法指导
(1)质点模型的建立和条件：
能否把物体抽象为质点，关键要看它的大小和形状在所研究的问题中是否起作用
(2)运动的相对性
运动不仅与参考系的选择有关，而且运动的效果还与方向有关．所以，应该把运动的相对性与方向性结合起来理解(3)平均速度和瞬时速度
注意到初中学的速度定义是路程与时间的比，它没有方向，高中学的平均速度是矢量，它的方向与位移Δx的方向相同，体会由平均速度到瞬时速度的过渡所采取的极限思想
(4)加速度
对于加速度的理解一定要紧扣定义，理解其实质，要注意区分速度、速度变化、速度变化率、加速度这几个概念(5)速度与加速度
速度与加速度是两个不同层次的变化观念的反映．速度是描述位置变化快慢的物理量，加速度则是描述速度变化快慢的物理量．两者无直接联系．
(6)v-t图象和x-t图象
图象问题首先要分清坐标轴的含义，从而确定图象所反映的物理量之间的规律，理解图线的截距、斜率、面积所代表的含义．1．质点、参考系和坐标系 课 标 要 求课标要求情 景 切 入2009年10月1日10时整，中华人民共和国国庆60周年庆典开始！60响礼炮轰鸣，让中华儿女热血沸腾的《义勇军进行曲》奏响，鲜艳的五星红旗像一束火焰在天幕上燃烧.10时49分，铁流滚滚，大地共鸣，30个装备方队以雷霆万钧之势隆隆驶来(如图所示)……这一节里我们将研究机车通过天安门广场时，描述物体运动的几个物理量——质点、参考系和坐标系．自 主 研 析1．物体的运动形式是多种多样的，最简单的运动是 的位置随时间改变，这种运动叫做 ，简称运动．
2．在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状．这时，我们突出“ ”这一要素，把它简化为一个 的点，称为质点．
3．在研究地球的公转时 把地球看作质点，在研究地球的自转时， 再把地球当做质点．
4．为了定量地描述物体的位置及 ，需要在 上建立适当的坐标系．物体相对于其他物体机械运动物体具有质量有质量可以不可以位置变化参考系5．2008年的奥运圣火将经珠穆朗玛峰传至北京，观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰，则甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)
甲火炬手向 ；乙向 运动．右运动或静止左要 点 探 究
(1)定义
不考虑物体的大小和形状时，用来代替物体的有质量的点．
(2)物体可以看成质点的条件：
物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异对所研究问题的影响可以忽略不计时，就可以把物体看成质点．特别提醒：
①质点是一种科学的抽象，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，是对实际物体的近似，是一个理想化模型．
②一个物体是否可以视为质点，要具体情况具体分析．例如：一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，可把它视为质点；但是同样这列火车，要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时，必须考虑列车的长度，不可把列车视为质点．③一个物体能否看作质点不能以大小而论．例研究电子绕原子核的运动情况时，就不能把原子看作质点，研究地球绕太阳公转时，可把整个地球看作质点．
沿一个方向推动桌面上的书本如图所示，测量书本移动的距离，是否可以将书本视为质点，为什么？如果测定书本经过桌面上A点所需要的时间，是否可以将书本视为质点，为什么？还有什么情况下书本可以被视为质点？什么情况下书本不能视为质点？答案：测量书本移动的距离时，由于书上各点的移动情况一样，故而可以将书看做质点；如果测定书本经过桌面上A点所需要的时间时，由于书有一定的长度，书沿运动方向各部分经过A点的时刻不一样，所以书经过A点需要一定的时间，不能把书看成质点；如果研究书沿桌面运动时的速度时，可以把书视为质点；如果书转动时，由于书上各点的运动情况不一样，故不能把书看成质点.
(1)定义：
在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体，叫做参考系．
(2)说明：
①参考系是人为假定静止的，不是真正的静止，自然界不存在绝对静止的物体．
②同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同，如路边的树木，若以地面为参考系是静止的．若以行驶的汽车为参考系，则树木是往后倒退的．③参考系的选取以分析问题的方便为前提，比如，观察地球卫星的运动，开始发射时，可选地球为参考系；当它进入绕太阳运行的轨道时，则应以太阳为参考系才便于描述．研究地面上物体的运动，常选地面上静止的物体为参考系．特别提醒：
(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言．
(2)在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，必须选取同一个参考系．
(3)无论物体原来运动情况如何，一旦把它选为参考系，就认为它是静止的．
(河北安新中学09－10学年高一上学期期中)观察下面的漫画，图中司机说乘车人“你没动”，而路上的小女孩说他运动得“真快”．关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述所选取的参考系分别为
(　　)A．地面、地面　　 B．地面、汽车
C．汽车、地面 D．汽车、汽车
答案：C
(1)物理意义：
物体做机械运动时，其位置发生变化，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．(2)分类：
①一维坐标系：如果物体在一维空间运动，即沿一直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置．
②二维坐标系(如直角坐标系)：如果物体在二维空间运动，即在某一平面内运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置．
③多维坐标系(如三维立体空间坐标系)：当物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系来描述物体的位置．
全球定位系统，简称GPS，由在地球轨道上运行的若干卫星(如图)和地面接收装置组成．从下图中的GPS定位显示中，你能获得什么信息？此定位器位于我国的哪个城市？答案：显示屏上的“N39°55.451′”是表示该位置的纬度是北纬39°55.451′，“E116°23.504′”是表示该位置的经度是东经116°23.504′，此位置正是我国城市北京．题 型 设 计
研究火车的各种运动情况时(如图)，哪些情况可以将火车视为一个质点？解析：(1)火车进站时，火车的长度与站台相比不能被忽略，所以在研究火车进站的时间时，不能将火车看做质点．
(2)火车的长度与从北京到重庆的距离相比，可以忽略不计，所以在研究火车从北京到重庆的时间时，可以将火车看做质点．
(3)研究火车车轮上某点的运动与车轮的大小和形状有关，这种情况下不能将火车看做一个质点．
答案：(1)(3)不可以看做质点，(2)可以看做质点．点评：一个物体能否看成质点，取决于它的大小和形状在研究的问题中是否可忽略不计，不在于它的体积和质量． 在2008年北京奥运会上，我国健儿奋勇拼搏，一次次站在最高的领奖台上，标志着我国竞技体育水平取得了突破性进展．
问题探究：夺冠的双人皮划艇(如图1)，冲线时能否视为质点？研究郭晶晶和吴敏霞做双人跳水动作时(如图2)，能否视为质点？答案：皮划艇运动，只要皮划艇的一部分先触线，就判比赛胜利，与皮划艇本身的形状、大小无关，可视为质点；跳水运动的判分依据是运动员的动作，当然不能视为质点了.
甲、乙、丙三人各乘一个热气球(如下图所示)，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降．那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是
(　　)A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中
B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升
C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲
D．以上说法均不正确解析：甲、乙、丙三人在观察其他物体的运动时，是以自己所乘的热气球为参考系的．楼房和地面连为一体，是同一个参考系，甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙相对于地面也在匀速下降，且乙下降的速度v乙大于甲下降的速度v甲；甲看到丙匀速上升，则丙的运动有三种可能情况：(1)丙静止(2)丙匀速上升(3)丙匀速下降，但v丙答案：AB (安徽和县一中09－10学年高一上学期期中)宋代诗人陈与义的诗句“飞花两岸照船红，百里榆堤半日风，卧看满天云不动，不知云与我俱东”艺术性的表达了运动的相对性，下列理解正确的是
(　　)
A．“卧看满天云不动”，是以小船为参考系的
B．“云与我俱东”，是以地面为参考系的
C．不论选取谁为参考系，“百里榆堤”总是不动的
D．选取不同的参考系，“榆堤”、“云”、“我”的运动情况是相同的答案：AB
解析：诗中描写船的运动；前两句写景，诗人在船上，卧看云不动是以船为参考系，云与我俱东是以地面为参考系，云和船均向东运动.
(如图所示)一辆汽车从市中心开始行驶，先向南行驶了500m，到达A处再向东行驶400m到达B处，最后又向西行驶了700m，到达C处，请用数学方法描述汽车在A，B，C三处的位置．解析：为了用数学方法定量描述物体的位置，应该建立二维直角坐标系，用坐标来表示物体的位置．
答案：以市中心为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴正方向建立平面直角坐标系如图所示．则A点坐标(0，－500)，B点坐标(400，－500)，C点坐标(－300，－500)．点评：在描述物体的位置及其变化时，如果物体做直线运动，一般建立直线坐标系；如果物体在平面上做曲线运动，一般建立平面直角坐标系；如果物体在空间运动，一般建立空间三维直角坐标系． (湖北黄冈中学09－10学年高一上学期期中)一个小球从距地面4m高处竖直向下抛出，被地面弹回，在距地面1m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是
(　　)
A．2m，－2m，－1m　　　　　
B．－2m,2m,1m
C．4m,0m,1m
D．－2m,0m，－1m
答案：B解析：解答本题的关键是正确地建立坐标系，并在坐标系中标出各个时刻对应的位置．根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点是地面，坐标为2m，，C点为接住点，坐标为1m，所以选项B正确.
在我国东南部的一个大城市，有一天下午，该城市的中心广场行人拥挤，有一个人突然高喊“楼要倒了！”其他人猛然抬头观看也发现楼在慢慢倾倒，便纷纷狂奔逃生，引起交通混乱，但过了好久，高楼并没有倒塌，人们再仔细观望时，楼依然稳稳的矗立在那里，如图所示．请你探究分析这一现象的原因是什么？解析：看到静止的楼在运动，应该是选择了运动的物体做参考系，高楼矗立在空中，以开阔的天空为背景的高层建筑，它旁边没有别的固定的参考系，人在抬头观望时可能是选择了空中运动的云做参考系，如果天空的云在快速移动，人在突然抬头观望时，误将云看做是固定不动的，所以产生了楼在运动的错觉．
点评：通过本例要求同学们全面理解运动的相对性，同时会对问题进行分析、推理、比较． 如图所示为北京奥运会行进路线图，如果你是一个北京人，有一个上海来的网友在林萃桥不知道如何去鸟巢参观了，你在电话里尽可能的简单地叙述一下他需要的行进路线．
答案：略