物理运动的描述

第一章 运动的描述

第一节 质点 参考系和坐标系导学案

【课标解读】

1．本节知识点及要求

(1) 掌握质点的概念，能够判断什么样的物体可视为质点

(2) 知道参考系的概念，并能判断物体在不同参考系下的运动情况

(3) 认识坐标系，并能建立坐标系来确定物体的位置及位置变化

2．重点

(1) 质点模型的建立

(2) 参考系的重要性

3．难点

把实际物体抽象成质点，体会这种研究方法

【自主学习】

1．机械运动 物体 的变化，也就是物体的 随时间的变化，是自然界中最 、最 的运动形态，称为机械运动，简称为运动。

2．质点 我们在研究物体的运动时，在某些情况下，可以不考虑物体的 和 ，而突出“物体具有_______”这一要素，把它简化为一个______ ，称为质点。一个物体能否看成质点是由 ___决定的。

3．参考系 在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否随 时间变化，以及怎样变化。这种用来做 的物体称为参考系。为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的 。

【学习探究】

本章章首语中有一句最核心的话：“物体．．的空间位置．．

随时间的变化……，称为机械运动”。“质点”，就是其中“物体”的一种最简单模型；而“参考系、坐标系”是确定位置及其变化的工具。

一、质点：在某些情况下，在研究物体的运动时，不考虑其形状和大小，把物体看成是一个具有质量的点，这样的物体模型称为“质点”。

注意:

1．“质点”是一种科学的抽象，是一种理想化模型，是在研究物体运动时，抓住了物体的主要因素，忽略了次要因素，它是实际物体的近似，是一种最简单的模型（以后还会遇到更多的模型）。

2．一个物体能否看成质点是由问题的性质决定的，一般在以下两种情况下能把物体抽象成质点

（1）物体上各部分的运动情况都相同时。如沿斜面下滑的木块可看成质点。

（2）物体本身的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计时。如研究地球绕太阳公转时，地球大小相对于地球到太阳的距离可忽略，可把地球视为质点。

数据：地球直径km d 4103.1⨯≈

日地距离km r 8105.1⨯≈

地球绕太阳公转示意图

例1．在研究火车从上海站到北京站的运行时间（通常只须精确到“分”），能不能把火车看成质点？在研究整列火车经过一个隧道的时间（通常精确到“秒”），能不能把火车看成质点？由此你得出什么看法？

二、参考系：为了研究物体的运动，被选来作参．考．

的其他物体称为“参考系”。 注意：

1．有了参考系，才能确定物体的位置，并且假设参考系是不运动的。

2．选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动。

3．参考系选得不同，对同一个物体的运动作出的结论也不同。

4．研究地面上物体的运动时，通常取地面或相对地面不动的物体做参考系。

例2．敦煌曲子词中有一首：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”．请用物理学知识解释“山走来”和“山不动，是船行”。你由此又得到什么看法？

三、坐标系：为了定量研究运动，必须在选定的参考系上建立坐标系，这样才能应用数学工具来研究质点的运动。

注意：

1．如果物体沿直线运动，则以这条直线为坐标轴（x 轴），在这条直线上规定原点、正方向和单位长度，这样物体的位置就可以用一个坐标值（x ）来确定。见下图

2．如果物体在一个平面内运动，则需要建立平面坐标系。用两个坐标值（x ，y ）来确定物体的位置。 如在台球比赛中，要确定某个台球在桌上的位置，怎么办？

〖当堂达标〗

1．下列说法中，正确的是 （ ）

A ．质点一定是体积极小的物体

B ．当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，不能把火车视为质点

C ．研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以不能把自行车视为质点

D ．宇航英雄杨利伟在太空观察地球，可以把地球视为质点

２．下列情况中，可将物体看成质点的是（ ）

A ．研究某同学骑自行车返校的速度

B ．对自己骑车姿势进行生理学分析

C ．研究火星探测器从地球到火星的飞行规迹

D ．研究火星探测器在火星着陆后如何探测火星表面

３．关于参考系的选择，有四位同学展开了讨论，其中正确的是（ ）

A ．甲说，只有静止的物体才可以被选作参考系

B ．乙说，任何物体都可以被选作参考系

C ．丙说，选择地面作参考系是最好的

D ．丁说，参考系必须选与地面连在一起的物体

４．一个小球从距地面4m 的高的A 点开始下落，被地面B 点弹回，在距地面1m 高的C 点被接住。如果取竖直向下为坐标轴的正方向，原点定在A 点正下方2m 处，那么A 、B 、C 三点的位置坐标分别是（ ） 张菜桥 4 3 2 1 0 x/km 宁 东 公 路

A．-2m、2m、1m B．-4m、0、-1m

C．4m、0、1m D．2m、-2m、1m

５．一列火车停靠在站台上，车厢内的人看着窗外的另一列火车，感觉到自己乘坐的火车开动了，可等了一会儿却发现自己乘坐的火车还在站台上未动。你有过类似的经历吗，出现这种现象的原因是什么？

〖课堂小结〗

本课时学习了质点、参考系、坐标系三个基本概念，质点是重点，是理想化模型，是一种科学抽象。

判断物体能否视为质点的依据在于研究问题的角度，跟物体本身的形状、大小无直接关系。因此，分析题目中所给的研究角度，是学习质点概念的关键。

运动是绝对的，运动的描述是相对的；对同一运动，不同参考系描述形式不同；一般选大地为参考系。坐标系是建立在参考系之上的数学工具；坐标系的建立，为定量研究物体的运动奠定了数学基础。

【课后作业】

1．下列关于质点的说法中，正确的是（）

A．质点就是质量很小的物体

B．质点就是体积很小的物体

C．质点是一种理想化模型，实际当中并不存在

D．如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体看成质点

2．敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是（）

A．船和山 B．山和船

C．地面和山 D．河岸和流水

3．某人坐在甲船中，他看到乙船在运动，那么相对河岸两船的运动情况不可能是（）

A．甲船不动，乙船在运动 B．甲船运动，乙船不动

C．甲、乙两船都在运动 D．甲、乙两船运动方向一样且快慢是相同的

4．美国发射的哈勃望远镜在宇宙空间绕着地球沿一定轨道高速飞行，因出现机械故障，用航天飞机将宇航员送上轨道对哈勃望远镜进行维修．以作参照系，宇航员静止时就可以实行维修工作；以作参照系时，宇航员是在做高速运动．

5．一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表：

（1）请在下面的x轴上标出质点在各时刻的位置

（2）哪个时刻质点离开原点最远？最远是多少？

6．一物体从O点出发，沿东偏北30°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