2019年高中物理人教版(通用版)讲义：1.1.1质点 参考系和坐标系含答案

1.1 运动的描述

1.1.1 质点 参考系和坐标系

一、物体和质点

1.机械运动：物体的空间位置随时间的变化。

2.质点：某些情况下，忽略物体的大小和形状，突出“物体具有质量”，把它简

化成有质量的物质点。

3.把物体抽象成质点的条件：物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运

动可代替整个物体的运动。

思维拓展

如图1所示为撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。讨论并回答

下列问题，体会质点模型的建立过程。

图1

(1)教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员抽象成质点？

(2)分析运动员的助跑速度时，能否将运动员抽象成质点？

(3)测量运动员所跳高度(判定运动员是否打破世界纪录)时，能否将运动员抽象成质点？

答案(1)不能，纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)；(2)能，分析运动员的助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)；(3)能，理由同(2)。

二、参考系

1.运动与静止的关系

(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，即运动是绝对的。

(2)描述某一个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性。

2.参考系

(1)定义：在描述物体的运动时，被选定做参考、假定为不动的其他物体。

(2)选取原则：参考系的选取是任意的。

(3)参考系对观察结果的影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果往往不同。

思考判断

(1)参考系一定要选静止不动的物体(×)

(2)一个物体的运动情况与参考系的选择无关(×)

(3)“抬头望明月，月在云中行”，诗句中描述的运动选取的参考系是月(×)

三、坐标系

1.建立目的：为了定量描述物体的位置及位置变化。

2.坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度。

思维拓展

描述下列三种运动需要建立怎样的坐标系呢？

(1)描述百米运动员在跑动中的位置；

(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置；

(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置。

答案(1)以起点为坐标原点，建立一维直线坐标系；

(2)以滑冰场中心为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立二维平面直角坐标系；

(3)确定一点(如机场所在位置)为坐标原点，建立三维空间直角坐标系。

质点及物体抽象成质点的条件

[要点归纳]

1.了解质点应注意以下几点

(1)一个物体能否被抽象成质点是由所研究问题的性质决定的，要视具体情况而定。同一个物体，在某种情形下可以看成质点，但在另外一种情形下就不一定能抽象成质点。

(2)物体能否被抽象成质点，与物体的大小和形状没有必然联系。

(3)质点就是没有形状和大小，只具有质量的物质点。

(4)质点不同于几何中的“点”，因为质点具有质量而几何中的点无质量；也不同于微观粒子(如电子、质子等)，因为微观粒子是实际存在的而质点是“理想化模型”，实际是不存在的。

2.可将物体抽象成质点的几种情况

[精典示例]

[例1] 在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是()

解析马拉松比赛时，由于路程长，运动员的体积可以忽略，可以将其视为质点，故A正确；跳水时，评委要关注运动员的动作，所以不能将运动员视为质点，故B错误；击剑时评委需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故C

错误；评委主要根据体操运动员的肢体动作进行评分，所以不能将其视为质点，故D错误。

答案 A

方法总结

判断一个物体能否抽象成质点的思路

(1)判断研究问题的性质，即题中关注的要素是什么，分析、求解的物理量是什么。

(2)假设物体的形状、大小被忽略，思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响。

(3)若要求解的物理量不受影响，物体就能被抽象成质点；若受影响，则物体不能被抽象成质点。

[针对训练1] (多选)在下述问题中，能够把研究对象当做质点的是()

A.研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少

B.研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化

C.研究一列火车全部通过一座普通大桥所需时间的多少

D.研究一列火车从连云港站开往北京站所需时间的多少

解析研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少，地球自身的大小和形状对公转一周的时间没有影响，所以能把地球视为质点，选项A正确；研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化，研究的是地球本身，地球自身的形状和大小不能忽略，不能被视为质点，选项B错误；计算火车通过一座普通大桥的时间时，火车的长度不可以忽略，不能看做质点，选项C错误；计算火车从连云港站开往北京站所需时间时，火车的长度对时间的影响很小很小，可以忽略，火车能被视为质点，选项D正确。

答案AD

参考系

[要点归纳]

1.选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。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作为参考系。

2.对参考系的理解

(1)标准性：选做参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准。

(2)任意性：参考系的选择具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系。

(3)统一性：在同一个问题中，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，必须选择同一参考系。

(4)相对性：同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。例如，坐在行驶的车中的乘客，若以地面为参考系，则乘客是运动的；若以车为参考系，则乘客是静止的。

[精典示例]

[例2] 如图2所示，由于风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘，则两条船的运动状态是()

图2

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

思路探究

(1)河岸上的旗帜向右飘，说明什么问题？

(2)船上旗帜的飘动方向只和船的运动方向有关吗？

解析从河岸上的旗帜的飘动方向，可以判断风向右吹，由此可以判断B船一定向右运动且比风速快；A船可能静止，也可能向左运动，还有可能向右运动，但是比风速慢。

答案 C

方法总结