高中物理人教版必修1课件：第1章 1质点　参考系和坐标系49张PPT

(共49张PPT)
第一章
1　质点　参考系和坐标系
※ 理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件。体会物理模型在探究自然规律中的作用
※ 知道参考系的概念及其与运动的关系
※ 知道如何用坐标系描述质点位置
课 前 预 习
1．定义：物体相对于其他物体的______变化，叫做机械运动，简称运动。
2．运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中没有不动的物体，一切物体都在不停地运动，运动是______的，静止是______的。
机械运动
位置
绝对
相对
1．实际物体：有一定的______和_______，并且运动过程中物体上各部分的运动情况一般______。
2．质点
(1)定义：研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体的______和______，把它简化为一个有______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______和______等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点。
物体和质点
大小
形状
不同
大小
形状
质量
大小
形状
1．定义：要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作______，这个用来作_____________就叫做参考系。
2．选取原则：(1)研究物体的运动时，参考系的选取是________，一般根据研究问题的方便来选取。
(2)在研究地面上物体的运动时，通常把_____或者___________________的其他物体作为参考系。
参考系
参考
参考的物体
任意的
地面
相对于地面静止不动
1．建立坐标系的目的：定量地描述物体的_______及位置的______。
2．建立坐标系的方法
(1)建立何种坐标系要针对物体是在_________、平面内，还是空间中运动而定。
(2)建立坐标系时应明确坐标原点、________及单位长度，标明坐标单位。
坐标系
位置
变化
直线上
正方向
『判一判』
(1)很小的物体一定能看成质点。( )
(2)做直线运动的物体一定能看成质点。( )
(3)自然界中没有绝对静止的物体。( )
(4)只能选择静止的物体作为参考系。( )
(5)描述直线运动，一般建立直线坐标系。( )
×
×
√
×
√
解析：A、B、C选项中运动员的动作直接影响比赛成绩，故不能视为质点；研究马拉松运动员的比赛成绩时可将其视为质点。
D
答案：对于路旁的小学生，他们观察乘客是以地面为参考系；而坐在车内的司机观察乘客是以车为参考系，故得到了不同的结论。
课 内 探 究
茫茫宇宙浩翰星空，地球在自转的同时，也在绕太阳公转，那么在研究地球的自转和公转这两个问题的时候能否将地球都看作质点呢？
探究一 理想化模型与质点


提示：研究自转时，地球上各点的运动情况不相同，若将地球看作质点，那么这个质点的运动不能反映地球上各点的运动情况，也就无法研究地球的自转，此时不能把地球看作质点；研究地球的公转时，因日、地间的距离远大于地球本身的大小，由地球的大小和形状而引起的地球上各部分的运动差异就可以忽略不计，此时可将地球看作质点。
1．理想化模型
(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。
(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。
(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。
2．对质点的理解
(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别。
(2)质点是一种“理想化模型” 。
(3)可将物体看成质点的几种情况：
特别提醒：物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对研究问题的结果的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情景中有的可视为质点，有的则不能视为质点。
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，不能将火车看作质点。
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，可以将火车看作质点。
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作一个质点。
答案：①③不可以看作质点，②可以看作质点。
D
解析：只要物体的形状和大小对研究问题没有影响或者影响可以忽略不计时物体就可以当作质点，故大的物体也可以作为质点，例如地球绕太阳公转时，地球可以看成是质点，故A错误；小的物体有时却不能当作质点，原子核很小，但在研究原子核内部的结构等的时候是不能看成质点的，故B错误；能否看成质点与物体的质量、体积的大小无关，故C错误；研究地球绕太阳公转时，地球可以看成是质点，而研究地球自转时不可以把地球看成质点，故D正确，故选D。
下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴却是斜向后方的(如图所示)。
你观察过这种现象吗？是否思考过其中的原因？
探究二 参考系
提示：这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时，看到雨滴是竖直下落的；以匀速行驶的车厢为参考系，看到的雨滴是斜向后方运动的。
1．选择参考系的意义：要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系。只有选定参考系后，才能研究物体做怎样的运动。
2．选择参考系的原则：(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。
(2)参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。

3．参考系的四个性质：
(1)标准性：被选为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。
(2)任意性：除自身外，任何物体都可以作为参考系。
(3)统一性：比较多个物体的运动时应选择同一个参考系。
(4)差异性：对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果一般不同。
特别提醒：(1)分析具体的问题时，选择合适的物体作为参考系，可使问题变得简单。
(2)解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。
C
解析：(1)A船运动情况的确定：由题图知A船与河岸的旗帜均向右飘，则相对于风，A船、河岸都具有向左的运动速度，所以A船可能相对河岸静止，也可能以任意速度向左运动，还有可能以相对比风速小的速度向右运动，A、B错误。(2)B船运动情况的确定：B船中旗帜向左飘，表明B船只能向右运动，且速度大于风速，C对，D错。
B
如图所示为正在踢球的运动员和在空中飞行的飞机，如果要描述踢球的运动员的位置，你认为应该怎样建立坐标系？如果要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系？
探究三 坐标系


提示：可以以足球场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立水平面内的平面坐标系，来准确地描述足球运动员的位置；如果要确定飞机的位置，则需要确定一点为坐标原点，建立空间坐标系来描述。
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。
2．三种坐标系的比较
特别提醒：(1)建立何种坐标系，由物体的运动特点确定。建立坐标系的原则是能够方便、准确地描述物体的位置及位置变化。
(2)物体在坐标系中的坐标值是正值还是负值，与正方向的规定和原点的位置有关。
解析：可以以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，如图所示。则各点坐标为A(0,0)，B(0，－50m)，C(100m，－50m)，D(100m,100m)。
答案：A(0,0)，B(0，－50m)，C(100m，－50m)，D(100m，100m)
点评：本题答案不唯一。画坐标系时，必须标上原点，正方向和单位长度。坐标系是数学知识在物理学中的应用，在物理学中用数学的知识，会使抽象的数字变得更加具体和有意义。
B


解析：坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负。战车最初在原点以东且距原点3km处，所以最初位置是－3km，同理最终位置是2km，故B正确。
素 养 提 升
1．建模背景：在研究物体的运动时，当物体的形状和大小对于所研究的问题可以忽略不计时，物体就可以看成质点。
2．模型特点：(1)质点是用来代替物体的有质量的点，没有大小、体积和形状，它与几何“点”有本质的区别。
(2)质点是一种典型的理想化模型，实际中并不存在。
质点模型
B


解析：教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，不能将运动员看成质点，否则无法分析其动作姿势，故A错误；分析运动员的助跑速度时，人的形状对研究速度大小无影响，能将其看成质点，故B正确，D错误；研究运动员的越杆动作时，不能将运动员看成质点，否则无法分析其越杆动作，故C错误，故选B。
方法提升：假设法判断物体能否当作质点
(1)确定问题的性质，即研究目的、观察的重点是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略，成了一个有质量的“点”。
(3)思考所要研究的问题，所进行的观察是否受影响。若受影响，物体不能被当作质点；若不受影响，物体就能被当作质点。
课 堂 达 标
课 时 作 业