高一物理第一章：运动的描述》第1节 质点、参考系、坐标系

第一章运动的描述

第1节质点参考系和坐标系

课型：新授课编号：12001 使用范围：必修一

编写者：@@@ 审核者：@@@ 日期：20120901

一、物体和质点

1.实际物体：有一定的和形状，并且物体上各部分的情况一般情况下并不相同.

2.质点：用来代替物体的具有的点．

3.把物体看做质点的条件：如果在研究的问题中，物体的、对所研究问题的影响可以时，就可以把物体看做质点．

二、参考系

1.定义：在描述一个物体的运动时，用来做的物体．

2.参考系的选择

（1）描述一个物体的运动时，参考系可以选择，但选择不同的参考系来描述同一物体的运动时，结果往往 .

（2）参考系选取的基本原则是使问题的研究变得、 .研究地面上物体的运动时，常选为参考系.

三、坐标系

1.建立目的：为了定量地描述物体的及，在上建立适当的坐标系.

2.建立方法：建立坐标系时，必须标上、正方向和 .

【课堂互动探究】

一、对质点的理解

1.对质点的三点说明

（1）质点是一种理想化的模型.质点是对实际物体的科学抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的简化，真正的质点是不存在的. （2）一个物体能否看做质点，并非依物体自身大小来判断，而是由所研究问题的性质决定的.

（3）质点不同于几何“点”.质点是一种物理模型，是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置.

2.物体可被看做质点的几种情况

（1）平动的物体通常可视为质点.

（2）有转动但相对平动而言可以忽略时，可把物体视为质点.

（3）同一物体，有时可看成质点，有时不能.当物体本身的大小对所研究的问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，反之，则可以.

【典例1】下列关于质点的说法中正确的是（）

A．质点就是体积很小的物体

B．只有做直线运动的物体才能看成质点

C．转动着的物体不可以看成质点

D．任何物体在一定的条件下都可以看成质点

【审题指导】物体的大小和形状对所研究的问题无影响或影响可以忽略时，物体可以被看成质点.

【自主解答】

【变式训练】第三十届奥运会于2012年7月28日至8月13日在英国伦敦举行，在下列各运动项目中，运动员可看成质点的是（）

A.自由体操

B.跳水

C.花样游泳

D.马拉松赛跑

二、对参考系的三点说明

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．

【典例2】甲、乙、丙三人各乘一个热气球(如图所示)，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

【审题指导】解答本题应注意以下两点：

（1）选择不同的参考系，物体运动情况的描述不同.

（2）要比较物体运动的快慢，必须选择同一参考系.

【自主解答】

【变式训练】平直公路上行驶的两辆汽车，甲车内的人看见窗外树木向北运动，乙车内的人发现甲车没有动，现以地面为参照系，则（）

A．甲车向南运动，乙车不动B．乙车向南运动，甲车不动

C．甲车向南运动，乙车向北运动D．甲、乙两车同时向南运动

三、坐标系的分类

1.一维坐标系（直线坐标系）：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（平面直角坐标系）：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．

3.三维坐标系（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．

【典例3】2009年10月1日国庆60周年盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过,以北京长安街为坐标轴x，向西为正方向，以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，建立一维坐标.一辆彩车最初在原点以东3 km 处，几分钟后行驶到原点以西2 km处.这辆汽车最初位置和最终位置分别是（）

A.3 km 2 km

B.-3 km 2 km

C.3 km -2 km

D.-3 km -2 km

【审题指导】注意所建坐标系以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，向西为正方向.某位置离原点的距离为坐标绝对值，坐标的正负要看该位置在原点的哪个方向上.

【自主解答】

【变式训练】在离地高3m处将一个小球竖直向上抛出，球上升2m后开始下落，以抛出点为坐标原点，向上为正方向，则小球在最高点和落地时的位置坐标为（）A．2m 3m B．2m －3m C．5m －2m D．5m 0

【基础知识达标】

1．在研究物体的运动时，下列物体可以当作质点处理的是（）

A．研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时

B．在大海中航行的船，要确定它在大海的位置时

C．研究在走钢丝的表演时的杂技演员

D．研究地球自转时的地球

2．关于质点，以下说法正确的是（）

A.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看成质点

B.只有物体运动得不是很快时，才可以把物体看成质点

C.只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点

D.质点是没有质量、形状和大小的点

3.我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系.下列说法中正确的是（）A．我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的

B．我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的

C．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以他自己为参考系的

D．参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体

4．一自行车在平直的公路上向南做匀速直线运动，自行车后方有一辆汽车从静止开始做加速直线运动，向前追赶自行车，则（）

A.以自行车为参考系，路边的树在向北运动

B.以汽车为参考系，自行车处于静止

C.以路边的树为参考系，自行车做匀速直线运动

D.以路边的树为参考系，汽车做匀速直线运动

5．如图所示，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是（）

A．向前运动

B．向后运动

C．倾斜落向前方

D．倾斜落向后方

【知能巩固作业】

1．下列关于质点的说法中，正确的是（）

A．地球很大，一定不能看做质点

B．原子核很小，一定能看做质点

C．同一物体在不同的情况中，有时可看做质点，有时则不可看做质点

D．质点是一种理想化模型，无实际意义

2．关于机械运动和参考系，以下说法正确的有（）

A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系

B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系

C. 一定要选固定不动的物体为参考系

D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系

3.以下说法正确的是（）

A．“一江春水向东流”的参考系是江岸

B．我们说“太阳从东方升起”是以太阳为参考系

C．研究某学生骑车回校的速度时可以把学生和车看作质点

D．研究某学生骑车姿势进行物理分析可以把学生和车看作质点

4．下列说法正确的是（）

A.参考系是为了研究物体运动而选取的

B.建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化

C.只能选取不动的物体作为参考系

D.同一个运动对不同的参考系，其观察结果一定相同

5.一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住.坐标轴的原点定在抛出点正下方2 m处，设向下的方向为坐标轴的正方向,则小球的抛出点、落地点、接住点的坐标分别是（）

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

6.观察下图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（）

A．甲、乙两车一定向左运动

B．甲、乙两车一定向右运动

C．甲车可能运动，乙车向右运动

D．甲车可能静止，乙车向左运动7.如图所示，冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？如要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系?

8．一物体从O点出发，沿东偏北30度的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5 m至B点.（sin30°=0.5）

（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；

（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标.

【课后小结提升】

第1节质点参考系和坐标系

【课前基础梳理】

一、1.大小运动 2.质量 3.大小形状忽略

二、1. 参考 2.（1）任意不同（2）简洁方便地面

三、1. 位置位置的变化参考系 2.原点单位长度

【课堂互动探究】

【典例1】选D.质点指没有形状和大小，而具有物体全部质量的点.一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如无影响或影响不大该物体可以视为质点，否则不能视为质点，任何物体在一定的条件下都可以看成质点，A、B、C错误,D正确.

【变式训练】选D.自由体操、跳水、花样游泳这些项目在比赛中，裁判员主要根据运动员的肢体动作评判成绩，故不能忽略其肢体的动作及形状，不能看成质点，A、B、C错；马拉松赛跑看的是运动员跑完全程的时间，运动员的动作及形状可以忽略，能看成质点，D正确.

【典例2】选A、B. 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

【变式训练】选D. 甲车内的人看见窗外树木向北运动，说明甲车相对地面向南运动，乙车内的人发现甲车没有动，说明乙车运动情况与甲车相同，乙车相对地面向南运动，故D正确.

【典例3】选B.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.汽车最初在原点以东且距原点3 km，所以最初位置是-3 km，同理最终位置是2 km，故B正确.

【变式训练】选B. 坐标轴的正方向向上，则位置在原点以上为正，在原点以下为负.小球最高点在原点以上且距原点2 m，所以最初位置坐标是2 m，同理落地时位置坐标是-3 m，故B正确.

【基础知识达标】

1.【解析】选B.研究物体的转动时不能把它看做质点，A、D错.轮船远小于大海涉及的范围，此时轮船可以看做质点，B对.我们看表演时主要看杂技演员的肢体动作的演绎，所以不可把杂技演员视为质点，C错.

2.【解析】选A.一个物体能否被看成质点与物体的运动无关，也不能由其绝对大小决定，应视其大小和形状对所研究的问题是否有影响而定.

3.【解析】选A、C. “太阳东升西落”源于地球的自转，是相对地面现象，A对.“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系，B错.火车、电线杆迎面向人运动适宜运动的自己为参考系看到的现象，C对.参考系的选取是任意的，无论物体运动与否，一旦将它选为参考系就认为它是静止的，D错.

4.【解析】选A、C. 以自行车为参考系，路边的树在向后退，即在向北运动，A对.汽车与自行车的距离逐渐减小，故以汽车为参考系，自行车是运动的，B错.以路边的树为参考系，自行车向南做匀速直线运动，汽车向南做匀加速直线运动，C对，D 错.

5.【解析】选D.选择不同的参考系来观察同一物体的运动，得到的结果不同，因车厢向前运动，所以车中的乘客看到的雨滴是倾斜落向后方的．

【知能巩固作业】

1.【解析】选C. 一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如无影响或影响不大该物体可以视为质点，否则不能视为质点，A、B错,C对.质点作为一种理想化模型，对物理研究非常有意义，D 错.

2.【解析】选A. 同一个物体的运动选定不同的参照物其运动形式是不一样的，故研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物，A对，B错.参考系的选取具有任意性，

C、D错.

3.【解析】选A、C. “江水向东流”选择的江岸（或岸上的树木）为参考系，A对.“太阳从东方升起”是以地面为参考系，B错. 研究某学生骑车回校的速度时他与车的大小及形状可以忽略不计，此时他与车可看作质点，C对.研究某学生的骑车姿势时是观察其肢体动作，此时不能将其看做质点，D错.

4.【解析】选A、B.在研究物体的运动时，必须要选取参考系，并且参考系的选取是任意的，选取不同的参考系，对同一物体的运动得出的结论可能是不同的，故A正确，

C、D错误；为了定量描述物体的位置和位置变化，物理上引入了坐标系，B正确.

5.【解析】选B.确定物体的位置及其变化，要建立好坐标系，在确定原点和正方向后我们可在坐标系中得出数据.本题以抛出点下方2 m处为坐标原点，且向下为正，故抛出点应为-2 m，落地点为2 m，接住点为1 m，故B项正确.

6.【解析】选D. 图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左(相对于地面而言)．甲车上的旗子向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向左刮；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左刮；三是甲车向左运动但速度小于风速，因此风仍能把小旗向左刮．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右刮．故只有选项D正确．

7.【解析】可以以冰场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立水平面内的直角坐标系，这样就可以准确地描述运动员的位置了.例如某时刻运动员的坐标为（4 m，-6 m），说明他在冰场中央东侧4 m、偏南6 m的地方.如果要确定飞机的位置，则需要确定一点（如观察者所在的位置）为坐标原点，建立三维直角坐标系来描述.

答案：建立平面直角坐标系建立三维直角坐标系

8.【解析】（1）坐标系如图,线OAB为运动轨迹

（2）x A=10cos30°m=53m y A=10sin30°m= 5m;

x B= x A=53m y B=0m

答案：（1）见解析

（2）x A=53m y A=5m; x B=53m y B=0m