质点 参考系和坐标系—(导)学案

第一章运动的描述

1.1 质点、参考系和坐标系

【知识与技能】

1、认识建立质点模型的意义和方法能根据具体情况将物体简化为质点，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。

2、理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。

3、认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用。

【过程与方法】

1、体会物理模型在探索自然规律中的作用，初步掌握科学抽象理想化模型的方法。

2、通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法。

3、体会用坐标方法描述物体位置的优越性。

★思考与讨论

1、在初中物理学习中，研究一个物体的运动情况时，往往不考虑物体的大小，把物体简化成一个点，这样做的目的是什么？在什么情况下物体才能看成一个点？

【答案】容易确定物体的具体位置．物体的大小对所研究的问题没有影响或影响不大．

2、要准确描述汽车上各点的位置随时间的变化不是容易事，困难在哪儿呢？

答案：主要由于汽车的车身在向前运动的同时，它的轮胎还在转动。也就是汽车有一定的大小和形状，各部分的运动情况不一样。

3、如果我们研究乘汽车从扬州出发到北京，需要多长时间，需要了解汽车各部分如车头、轮胎、方向盘运动的区别吗？

答案：如果我们只研究它运行时间就不需要了解它各部分运动的区别。

4、第三个问题中，汽车的大小和形状是次要因素还是主要因素呢？？

答案：汽车的大小和形状是次要因素，可以忽略。

★质点定义

在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点。

★思考与讨论

质点实际存在吗？

答案：在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。

★小结

1、质点的定义

用来代替物体的具有质量的点．

2、把物体看做质点的条件

如果忽略物体的形状和大小等因素，不影响问题的研究时，就可以把物体看做是质点．

特别提醒

质点是一个理想化的物理模型，实际中并不存在．

【典型例题】下列关于质点的说法中，正确的是（）

A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义

B．只有体积很小的物体才能看作质点

C．凡轻小的物体，皆可看作质点

D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看作质点

【答案】D

★重难点二、参考系★

1、定义：

描述一个物体的运动时，选定作为参考的其他物体。

2、理解：

①描述物体是否运动是看相对于参考系的位置是否改变，事先假定参考系不动；

②选取不同的参考系来观察同一物体的运动，结果往往是不同；

③参考系的选取可以是任意的，实际解题应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则；

④通常选取地面为参考系；

⑤比较两个物体的运动应选同一参考系。

1．选择参考系的意义

要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系，对于同一个运动，如果选不同的物体作参考系，观察到的运动情况可能不相同．

例如：甲、乙两辆汽车由西向东沿同一直线以15 m/s的相同速度行驶．若甲车以路边的树木或地面为参考系，则甲车是以15 m/s的速度向东行驶；若以乙车作为参考系，则甲车是静止的．

2．选择参考系的原则

(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定．

例如研究火车上物体的运动情况时，一般选取火车作为参考系；研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面不动的物体作为参考系，这时，参考系常可以略去不提，如“汽车运动了”，就不必说成“汽车相对地面运动了”．

(2)参考系的选取可以是任意的．在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．

例如研究地面上物体的运动，一般取地面或相对地面不动的物体作为参考系；若分析太阳系中各行星的运动，一般以太阳作为参考系比较方便；若研究火车、轮船、汽车内乘客的运动情况，一般以运动的火车、轮船、汽车等为参考系比较方便．

3．几点注意问题

(1)在研究物体的运动情况时，如果一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止不动的．

(2)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．

(3)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，必须选取同一个参考系．【典型例题】某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩。两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动。如果以地面为参考系，那么，上述观察说明（）

A．甲、乙两车以相同的速度都向东运动

B．乙车不动，甲车向东运动

C．甲车向西运动，乙车向东运动

D．甲车不动，乙车向东运动

【答案】A

★重难点三、坐标系★

1、建立坐标系的物理意义

借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化。

2、坐标系：

3、全球卫星定位系（GPS）

24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

4、三种坐标系的比较

【典型例题】一物体从O出发，沿东偏北30度的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动五米至B 点．

建立适当坐标系；

依据建立的坐标系分别求出A，B两点的坐标．

【答案】（1）以出发点为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立直角坐标系，如图所示：

（2）点的坐标为，B点坐标为。