第一章 第1节+质点+参考系和坐标系+学案 Word版含答案

第1节质点__参考系和坐标系
　　　　　　　　　　　　　　　　1.质点是指在研究问题时用来代替物体的有质量的
点，是一种“理想化模型”。
2．把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。
3．参考系是为了描述物体的运动而假定为静止不
动的物体。参考系的选择是任意的。
4．坐标系可以定量地描述物体的位置及位置的变
化，可以分为一维、二维、三维坐标系。
一、物体和质点
1．机械运动
物体的空间位置随时间的变化称为机械运动。
2．质点
(1)定义：在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点。
(2)把物体看成质点的条件
物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。
二、参考系
1．定义
在描述物体的运动时，用来做参考的物体称为参考系。
2．说明
参考系与初中阶段所学的参照物类似。
三、坐标系
1．建系目的
为了定量地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。
2．建系方法
当物体沿直线运动时，往往以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。
对于更复杂的运动需要建立平面坐标系或空间坐标系。
1．自主思考——判一判
(1)质点是一种对实际物体的科学抽象，是一种理想化的物理模型。(√)
(2)教室很大，一定不能看成质点。(×)
(3)参考系一定要选静止不动的物体。(×)
(4)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(×)
(5)选择的坐标原点不同，各点的坐标也不同。(√)
2．合作探究——议一议
(1)地球很大，乒乓球很小，是不是地球一定不能看成质点，而乒乓球一定能看成质点？
提示：都不一定，在研究地球的公转时，地球可看成质点，而研究地球的自转时，地球不能看成质点；在研究乒乓球的轨迹时乒乓球可看成质点，而研究其旋转时不能看成质点。
(2)要比较两个物体的运动情况，是否可以选择不同的参考系？
提示：同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同。要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，选择不同的参考系研究两个物体的运动，没有意义。
(3)请分别把下面的直线坐标系、平面坐标系和空间坐标系补充完整。
提示：直线坐标系未标出原点，平面直角坐标系y轴缺少单位，空间直角坐标系未画出正方向。
对质点的理解
1．质点是用来代替物体的有质量的点，与几何中的“点”有本质的区别。
2．质点是一种理想化的物理模型，实际中并不存在，为研究问题方便，抓住主要因素——质量，忽略次要因素——大小和形状，把物体抽象为一个点。
3．能否把物体看成质点，取决于物体的大小和形状对研究问题的影响能否忽略，而不是物体本身的大小和形状，简而言之，取决于问题而不是物体。
1．下列关于质点的说法中，正确的是(　　)
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义
B．只有体积很小的物体才能看成质点
C．凡是轻小的物体，皆可看成质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看成质点
解析：选D　当物体的大小和形状对所研究的问题是次要因素时，其大小形状可以忽略，此时可把物体看成质点。在实际中质点并不存在，它是一个理想化的模型，但引入质点后描述物体的运动会更方便，有重要意义，故A错误，D正确。一个物体能否被看成质点，与物体本身的大小及轻重无关，故B、C均错误。
2．(多选)关于质点，下列说法中正确的是(　　)
A．地球不能看成质点，而原子核可以看成质点
B．研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车可看成质点
C．研究乒乓球中的弧圈球时，不能把乒乓球看成质点
D．研究跳水运动员的跳水动作时，不能把运动员看成质点
解析：选CD　研究地球的公转时，由于地球直径远比地球与太阳之间的距离小，可以把地球看成质点。研究原子核的内部结构时，其形状和大小不能忽略，不能看成质点，故A错误。研究火车通过路旁的电线杆的时间时，火车的长度不能忽略，不能看成质点，故B错误。研究弧圈球时，乒乓球各点的运动情况不同，且不能忽略，乒乓球不能看成质点，故C正确。运动员跳水时，若研究其完成转体和翻滚等高难度动作，则不能将运动员看成质点，故D正确。
3．2015年9月世界斯诺克上海大师赛中，丁俊晖又有出色发挥。下列关于台球的说法中正确的有(　　)
A．因为台球比较小，所以一定可以把它看成质点
B．丁俊晖在击球时可以把台球看成质点
C．解说员在解说进球路线时可以把台球看成质点
D．丁俊晖在分析进球路线时可以把台球看成质点
解析：选C　物体能否看成质点， 要看物体的大小和形状在所研究的问题中起主要作用还是起次要作用，故A错；丁俊晖在击球时，需要考虑球的旋转情况，因此不能把台球看成质点，故B错；而解说员在解说进球路线时只需说明球的行进轨迹，因此可以把台球看成质点，故C对；而丁俊晖在分析进球路线时需要考虑球的旋转情况对路线的影响，因此不可以把台球看成质点，故D错。
对参考系的理解
1．选取参考系的原则：参考系可以任意选取，但要考虑描述物体运动的方便性，如研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体为参考系。
2．参考系的四个性质
任意性
参考系可以任意选取
标准性
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
差异性
选择不同的参考系，同一运动的观察结果可能不同
统一性
比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系
1．(多选)下列关于参考系的说法中正确的是(　　)
A．研究任何物体的运动，都要选别的物体做参考系
B．研究某物体的运动时，必须选特定的物体做参考系，不能任意选取
C．若某物体在一段时间内相对于所选参考系的位置始终没有变化，则该物体相对于所选参考系是静止的
D．一个物体相对于一个参考系是静止的，相对于另一个参考系不一定是静止的
解析：选ACD　运动是相对的，一个物体是否运动，以及做何种运动，都是相对于
别的物体来说的，因此，研究任何物体的运动，都要选取参考系，而且参考系可以任意选取，一个物体相对于不同的参考系，位置是否变化及如何变化，都可能不同。选项A、C、D
正确。
2．(多选)汉语成语中有一个“形影不离”的成语，意思是人的身体和影子分不开，形容关系密切，经常在一起。在晴天的早上，某同学在操场上沿直线跑步，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：选BC　以地面为参考系，影子和人一起运动，影子始终在人一侧，相对于人不发生位置的变化，故以人为参考系，影子是静止的。以地面为参考系，影子和人都是运动的。选项B、C正确。
3．热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，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、丙的运动情况说法正确的是(　　)
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，丙匀速下降，且v丙＞v甲
C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速上升
D．以上说法均不对
解析：选C　楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙＞v甲。甲看到丙匀速上升，有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v甲。丙看到乙匀速下降，也有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v乙。综上所述，C正确。
对坐标系的理解与应用
1．坐标系的要素
原点、正方向、物理量、标度、单位。
2．坐标系的理解
(1)坐标系相对参考系是静止的。
(2)坐标轴有正方向，坐标的正号和负号反映了质点位置相对于坐标原点的方向。
3．坐标系的应用
(1)用坐标描述质点的位置。
(2)用坐标的变化描述质点的位置变化。
[典例]　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。坐标原点定在抛出点正下方2 m处，向下方向为坐标轴的正方向。小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是(　　)
A．2 m，－2 m，－1 m　　　 　B．－2 m,2 m,1 m
C．4 m,0,1 m D．－4 m,0，－1 m
[思路点拨]　―→―→
[解析]　根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2 m，B点为坐标原点，D点为地面，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
(1)物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关。同一位置，建立某种坐标系时所选的原点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标不同。
(2)物体的位置变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关。
　　　　
　在以上例题中
(1)若选择抛出点为坐标原点，向下的方向为坐标轴的正方向，则抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是多少？
(2)抛出点与接住点之间的距离是多少？此距离与坐标原点的位置有无关系？
解析：(1)改变坐标系后三点的位置坐标分别是：0，4 m，3 m。
(2)抛出点与接住点之间的距离为：x＝4 m－1 m＝3 m。此距离与坐标原点的位置无关。
答案：(1)0,4 m,3 m　(2)3 m，无关