高一物理质点参考系和坐标系

高一物理必修1质点、参考系和坐标系［要点导学］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〞，即“机械运动〞〔以后往往简称为运动〕的定义。

“质点〞，就是其中“物体〞的一种最简单模型；而“参考系、坐标系〞是确定位置与其变化的工具。

１．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〞。

需要注意的是，⑴“质点〞是一种为了研究方便而引入的“理想模型〞，是一种最简单的模型〔以后还会遇到刚体模型、弹性体模型、理想流体模型、理想气体模型等等〕。

⑵既然是模型，就不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。

因此，要通过教材、例题与习题，知道什么情况下可以用质点模型，要逐渐积累知识，而不必一开始就去死记硬背。

２．参考系：为了研究物体的运动，被选来作为对照〔参考〕的其他物体称为“参考系〞。

〔以前的中学物理教科书上称为“参照物〞，也很直观易懂。

〕研究物体运动时需要参考系的意义在于，⑴有了参考系，才能确定物体的位置；⑵选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动。

试设想，在茫茫的大海里，水天一色，如果没有太阳或星辰作参考，水手根本无法确定自己船舰的位置和向什么方向运动。

⑶参考系选得不同，如此对同一个物体的运动作出的结论也不同〔见课本和后面例题〕。

通常在研究地面上物体的运动时，如果不声明参考系，如此默认以地面为参考系。

３．坐标系：为了定量研究运动，必须在参考系上建立坐标系，这样才能应用数学工具来研究运动。

如果物体沿直线运动，可以在这条直线上规定原点、正方向和单位长度，即以这条直线为坐标轴〔x轴〕。

这样物体的位置就可以用一个坐标值〔x〕来确定。

如果物体在一个平面内运动，如此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。

［范例精析］例 1 在研究火车从某某站到苏州或南京站的运动时间〔通常只须准确到“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〔通常准确到“秒〞〕，能不能把火车看成质点？由此你得出什么看法？解析：前者可以，后者不可以。

第1节质点__参考系和坐标系1.质点是指在研究问题时用来代替物体的有质量的点，是一种“理想化模型”。

2．把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。

3．参考系是为了描述物体的运动而假定为静止不动的物体。

参考系的选择是任意的。

4．坐标系可以定量地描述物体的位置及位置的变化，可以分为一维、二维、三维坐标系。

一、物体和质点1．机械运动物体的空间位置随时间的变化称为机械运动。

2．质点(1)定义：在某些情况下，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。

图1-1-1(2)把物体看成质点的条件物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。

二、参考系1．定义在描述物体的运动时，用来做参考的物体称为参考系。

2．说明参考系与初中阶段所学的参照物类似。

三、坐标系1．建系目的为了定量地描述物体的位置及其变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。

2．建系方法当物体沿直线运动时，往往以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。

对于更复杂的运动需要建立平面坐标系或空间坐标系。

1．自主思考——判一判(1)质点是一种对实际物体的科学抽象，是一种理想化的物理模型。

(√)(2)教室很大，一定不能看成质点。

(×)(3)参考系一定要选静止不动的物体。

(×)(4)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。

(×)(5)选择的坐标原点不同，各点的坐标也不同。

(√)2．合作探究——议一议(1)地球很大，乒乓球很小，是不是地球一定不能看成质点，而乒乓球一定能看成质点？提示：都不一定，在研究地球的公转时，地球可看成质点，而研究地球的自转时，地球不能看成质点；在研究乒乓球的轨迹时乒乓球可看成质点，而研究其旋转时不能看成质点。

(2)要比较两个物体的运动情况，是否可以选择不同的参考系？提示：同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同。