高中物理人教版必修《质点、参考系和坐标系》教案

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【教学主题】质点、参考系和坐标系

【教学目标】1. 理解质点的概念。知道物体在什么情况下可以看成质点。

2.在研究具体问题时，如何选取参考系。

3. 能根据物体运动情况建立合适的坐标系。

【知识梳理】

一、物体与质点

1、定义：不考虑物体大小和形状时，用来代替物体的有质量的点。

2、物理意义：质点是一种理想化模型。将物体看成质点是研究物理问题的一个重要方法，，抓住了主要因素忽略了次要因素，可以使问题的处理大为简化，便于解决。

3、可以看作质点的条件：

（1）物体的大小、形状对所研究物理问题的影响可以忽略不计时，可以把物体看作质点。

例如：马拉松运动员可以看作质点，体操运动员就不可以看作质点。

（2）平动的物体可以看作质点。

平动的物体是指物体上各个点运动情况都完全相同，这样物体上任一点运动情况与整个物体的运动情况完全相同，用一点来代替整个物体。

中学阶段，力学中的大多数研究对象都可以看作质点。

二、参考系

1、定义：描述物体运动时，用来作参考的另外的物体。

2、运动的相对性：自然界的一切物体都处于永恒的运动中，运动是绝对的。但是，描述物体的位置及变化时，又总是相对其他物体而言，这便是运动的相对性。

3、参考系的选取：

参考系的选取是任意的，但应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问题时，常选地面为参考系。

同一物体运动，选择不同的参考系，观察结果可不同。

比较物体运动，应选择同一参考系。

三、坐标系

要准确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坐标系。如果物体在一条直线上运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在同一平面上运动，就需建立平面坐标系，就

能准确表达物体的位置及变动；如果物体在三维空间运动时，则需建立三维坐标系，就能准确表达物体的位置。

【典型例题】

例1：在下列运动中，研究对象可当做质点的有（）

A、远洋航行的巨轮

B、绕地球运转的人造卫星

C、从斜面上滑下的物体

D、火车从车站开出通过站口的时间

点拨：如果物体的大小和形状对所研究物理问题的影响可以忽略不计时，可以把物体看作质点。A、

B、C对，D错，火车从车站开出通过站口不能忽略火车的长度。

例2：古诗中有“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”是选谁为参考系的？其中“仔细看山山不动”又是选谁为参考系的？

点拨：“看山恰似走来迎”是选船为参考系的，“仔细看山山不动”是选地面考系的。

说明：这两句古诗反映了运动和静止都是相对的，因此我们判断某物体是运动还是静止的，必须先确定其参考系。

例3：水龙头离地面高度为1m。一个水滴离开水龙头后，第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末离水龙头的距离分别是4.9cm、19.6cm、44.1cm，建立适当的坐标，试画出这三个时刻水滴的坐标。

点拨：本题水滴离地面、离水龙头的距离都可知，因此可以取地面，也可以取水龙头为坐标原点，取10cm为基本单位。

说明：⑴对质点的直线运动，一般选质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点．⑵画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度．

§1.1质点、参考系和坐标系

一、质点：用来代替物体的有质量的点．

(1)质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型．

(2)质点是对实际物体的近似，这也是物理学中常用的一种重要的研究方法．

(3)一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关．

二、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系．

(1)运动和静止都是相对于参考系的．

(2)参考系的选取是任意的。

(3)选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样．

(4)选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便．

(5)比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义．

三、坐标系

(1)描述直线运动的物体的位置变化，可以建立一维直线坐标系．

(2)描述平面上运动的物体的位置变化，可以建立二维平面直角坐标系．

(3)描述立体空间内运动的物体的位置变化，可以建立三维空间坐标系．

1.甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况是（）

A. 甲向上、乙向下、丙不动

B. 甲向上、乙向上、丙不动

C. 甲向上、乙向上、丙向下

D. 甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢答案：B、C、D

2.下列关于质点的说法中，正确的是（）

A. 体积很小的物体都可看成质点

B. 质量很小的物体都可看成质点

C. 不论物体的质量多大，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以不略不计，就可以看成质点

D. 只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点

答案：C

3.在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( )

A. 从北京开往广州的一列火车

B. 研究转动的汽车轮胎

C. 研究绕地球运动时的航天飞机

D. 表演精彩芭蕾舞的演员

E. 参加百米跑竞赛的运动员

F. 在斜下推力的作用下，沿水平面运动的箱子答案：ACEF

4.关于人造地球通讯卫星的运动，下列说法正确的是（）

A. 以地面卫星接收站为参照物，卫星是静止的。

B. 以太阳为参照物，卫星是运动的。

C. 以地面卫星接收站为参照物，卫星的轨迹是圆周。

D. 以太阳为参照物，卫星的轨迹是圆周。答案：ABD

5.判断下列说法正确的是（）

A.质点一定是体积、质量都极小的物体

B.当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，因为火车上各点的运动状态相同，所以可以将火车视为质