－人教版必修1 1.1 質(zhì)點 參考系和坐標系 學(xué)案.doc

1.1 質(zhì)點 參考系和坐標系 學(xué)案要點導(dǎo)學(xué)本章章首語中有一句最核心的話：“物體的空間位置隨時間的變化稱為機械運動”，即“機械運動”（以后往往簡稱為運動）的定義?！百|(zhì)點”，就是其中“物體”的一種最簡單模型；而“參考系、坐標系”是確定位置及其變化的工具。質(zhì)點：在某些情況下，在研究物體的運動時，不考慮其形狀和大小，把物體看成是一個具有質(zhì)量的點，這樣的物體模型稱為“質(zhì)點”。需要注意的是， “質(zhì)點”是一種為了研究方便而引入的“理想模型”，是一種最簡單的模型（以后還會遇到剛體模型、彈性體模型、理想流體模型、理想氣體模型等等）。 既然是模型，就不可能在任何情況下都能夠代替真實的物體。因此，要通過教材、例題及習(xí)題，知道什么情況下可以用質(zhì)點模型，要逐漸積累知識，而不必一開始就去死記硬背。參考系：為了研究物體的運動，被選作為對照（參考）的其他物體稱為“參考系”。（以前的中學(xué)物理教科書上稱為“參照物”，也很直觀易懂。）研究物體運動時需要參考系的意義在于， 有了參考系，才能確定物體的位置；選定了參考系后，才能知道和研究物體的運動。試設(shè)想，在茫茫的大海里，水天一色，如果沒有太陽或星辰作參考，水手根本無法確定自己船艦的位置和向什么方向運動。 參考系選得不同，則對同一個物體的運動作出的結(jié)論也不同（見課本和后面例題）。通常在研究地面上物體的運動時，如果不聲明參考系，則默認以地面為參考系。坐標系：為了定量研究運動，必須在參考系上建立坐標系，這樣才能應(yīng)用數(shù)學(xué)工具研究運動。如果物體沿直線運動，可以在這條直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，即以這條直線為坐標軸（x軸）。這樣物體的位置就可以用一個坐標值（x）確定。如果物體在一個平面內(nèi)運動，則需要建立平面坐標系。用兩個坐標值（x，y）確定物體的位置。范例精析例1 在研究火車從上海站到蘇州或南京站的運動時間（通常只須精確到“分”），能不能把火車看成質(zhì)點？在研究整列火車經(jīng)過一個隧道的時間（通常精確到“秒”），能不能把火車看成質(zhì)點？由此你得出什么看法？解析：前者可以，后者不可以。前者由于火車的大?。ㄩL度）帶的確定時間方面的誤差比較小，可以忽略不計；而后者卻必須考慮火車的長度。由此可見，能否看成質(zhì)點與巴物體看成知道后帶的誤差大小有關(guān)。拓展 ：當(dāng)然，以“誤差大小”決定是否能夠應(yīng)用“質(zhì)點模型”只是一個方面。更多的情況下不能用質(zhì)點模型是因為有別的更加根本的原因。例如，在研究地球自轉(zhuǎn)、杠桿受力矩而轉(zhuǎn)動等物體轉(zhuǎn)動的問題時，就不能把地球、杠桿看成質(zhì)點。很小的物體也不一定就能看成是質(zhì)點。例如，在研究原子的結(jié)構(gòu)時，原子盡管很小，也不能看成是質(zhì)點。對于常見的物體的復(fù)雜運動既有整體的移動、又有繞物體上某點的轉(zhuǎn)動，比如快速打出去的一個弧圈球，在研究它能否過網(wǎng)時，我們可以暫時不考慮其轉(zhuǎn)動，即先把它當(dāng)作質(zhì)點，研究其球心運動軌跡。這種把復(fù)雜運動分解成幾個簡單運動“逐個擊破”研究的方法是很有效的。例2敦煌曲子詞中有一首：“滿眼風(fēng)光多閃爍，看山恰似走迎，仔細看山山不動，是船行”請用物理學(xué)知識解釋“山走”和“山不動，是船行”。你由此又得到什么看法？解析：作者得出“山走”是以自己（即船）作為參考系；得出“山不動，是船行”則是以大地為參考系?？梢妳⒖枷挡煌?，對于物體運動的結(jié)論是不同的。拓展：其實，對于不同的參考系，非但得出某物體是運動還是靜止的結(jié)論可能會不同，其他一些結(jié)論（例如運動的方向、速度有多大、是直線運動還是曲線運動等）也會不同。前者見例3，后者見教科書p12。例3 a、b兩輛汽車在一條東西方向的直路上向東行駛，若以地球為參考系，a速度為6m/s，b速度為10m/s。若以a為參考系，b的速度多大？方向如何？若以b為參考系， a的速度多大？方向如何？以a或b為參考系，地面的運動情況如何？解析：b的速度大小為4m/s（=10m/s - 4m/s），方向向東。a的速度大小也為4m/s（=10m/s - 4m/s），方向向西。（也可以說成a的速度為-4m/s，方向向西。）以a為參考系，地面的運動速度向西，大小6m/s；以b為參考系，地面的運動速度也是向西，大小10m/s。拓展：我們看到，參考系選擇不同，結(jié)論也不同，為了避免每次都要說明參考系，一般約定，研究地面上物體的運動，如果不指明參考系，就默認地面為參考系。*在例3中，我們已經(jīng)不加推導(dǎo)的利用了不同參考系的“速度變換關(guān)系式”，它很“直觀”，但以后我們會知道，在高速運動時（速度接近光速），它不成立。能力訓(xùn)練1、在描述一個物體的運動時，選作為 的另一個物體叫做參考系。電影“閃閃的紅星”中有歌詞：“小小竹排江中游，巍巍群山兩岸走”，描述竹排的運動是以 為參考系的，描述群山的運動是以 為參考系的。參考 地面 竹排2、一個皮球從2m高處落下，與地面相碰后反彈跳起0.5m，則此過程中皮球通過的路程為 m，位移為 m，該球經(jīng)過與地面多次碰撞后，最終停在地面上，則在整個運動過程中，皮球的位移是 m 2.5 1.5 23、下列說法中指時刻的有（ ）a學(xué)校每天上午8點整開始上課 b學(xué)校每節(jié)課40minc某次測驗時間是100min鐘 d考試940結(jié)束4、下列說法中，正確的是（ ）a質(zhì)點一定是體積極小的物體 b當(dāng)研究一列火車全部通過橋所需的時間時，可以把火車視為質(zhì)點 c研究自行車的運動時，因為車輪在轉(zhuǎn)動，所以無論研究哪方面問題，自行車都不能視為質(zhì)點 d地球雖大，且有自轉(zhuǎn)，但有時仍可被視為質(zhì)點5、下列關(guān)于位移和路程的說法，正確的是（ ） a位移是矢量，路程是標量，但位移的大小和路程總是相等 b位移描述直線運動，路程描述曲線運動 c位移僅取決于始末位置，而路程取決于實際運動路線 d在某一運動過程中，物體經(jīng)過的路程總大于或等于物體位移的大小6、某人坐在甲船中，他看到乙船在運動，那么相對河岸兩船的運動情況不可能是（ ） a甲船不動，乙船在運動 b甲船運動，乙船不動 c甲、乙兩船都在運動 d甲、乙兩船運動方向一樣，且運動快慢相同7、下列情況中的運動物體，一定不能被看成質(zhì)點的是（ ） a研究繞地球飛行的航天飛機 b研究飛行中直升飛機上的螺旋槳 c研究從北京開往上海的一列火車 d研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱8、美國發(fā)射的哈勃望遠鏡在宇宙空間繞著地球沿一定軌道高速飛行，因出現(xiàn)機械故障，用航天飛機將宇航員送上軌道對哈勃望遠鏡進行維修以 作參照系，宇航員相對靜止時就可以實行維修工作；以 作參照系時，宇航員是在做高速運動哈勃望遠鏡 地球9、一質(zhì)點在x軸上