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物理必修一参考系知识点物理必修一参考系知识点一、质点、参考系和坐标系物体与质点1、质点：当物体的大小和形状对所研究的问题而言影响不大或没有影响时，为研究问题方便，可忽略其大小和形状，把物体看做一个有质量的点，这个点叫做质点。
2、物体可以看成质点的条件条件：①研究的物体上个点的运动情况完全一致。
②物体的线度必须远远的大于它通过的距离。
(1)物体的形状大小以及物体上各部分运动的差异对所研究的问题的影响可以忽略不计时就可以把物体当作质点(2)平动的物体可以视为质点平动的物体上各个点的运动情况都完全相同的物体，这样，物体上任一点的运动情况与整个物体的运动情况相同，可用一个质点来代替整个物体。
小贴士：质点没有大小和形状因为它仅仅是一个点，但是质点一定有质量，因为它代表了一个物体，是一个实际物体的理想化的模型。
质点的质量就是它所代表的物体的质量。
参考系1、参考系的定义：描述物体的运动时，用来做参考的另外的物体。
2、对参考系的理解：(1)物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的，例如，肩并肩一起走的`两个人，彼此就是相对静止的，而相对于路边的建筑物，他们却是运动的。
(2)同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。
例如司机开着车行驶在高速公路上以车为参考系，司机是静止的，以路面为参考系，司机是运动的。
(3)比较物体的运动，应该选择同一参考系。
(4)参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体。
小贴士：只有选择了参考系，说某个物体是运动还是静止，物体怎样运动才变得有意义参考系的选择是研究运动的前提是一项基本技能。
坐标系1、坐标系物理意义：在参考系上建立适当的坐标系，从而，定量地描述物体的位置及位置变化。
2、坐标系分类：(1)一维坐标系(直线坐标系)：适用于描述质点做直线运动，研究沿一条直线运动的物体时，要沿着运动直线建立直线坐标系，即以物体运动所沿的直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度。
例如，汽车在平直公路上行驶，其位置可用离车站(坐标原点)的距离(坐标)来确定。
质点参考系和坐标系教学目标：（一）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.（二）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.让学生将生活实际与物理概念相联系，通过具体事例引出质点的这个理想化的模型.通过几个具体的例子让学生自主讨论，在讨论与交流中自主升华为物理中的概念.2.通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法.让学生从熟悉的常见现象和已有的生活经验出发，体验不同参考系中运动的相对性，揭示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性，促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力.3.体会用坐标方法描述物体位置的优越性，可用不同的方法设计实验并体会比较，增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力.（三）情感态度与价值观1.认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性.培养学生热爱自然、关心科技发展、勇于探索的精神.2.通过质点概念和参考系的学习，体会物理规律与生活的联系.3.渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想.4.渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想，帮助学生建立辩证唯物主义的世界观.5.通过本节学习，激发学生学习高中物理课程的兴趣.教学重点：1.理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法.2.在研究具体问题时，如何选取参考系.3.如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系.教学难点：在什么情况下可以把物体看作质点，即将一个实际的物体抽象为质点的条件.教学方法：类比法教学用具：录像资料、多媒体课件教学过程：（一）新课引入师：请同学们观看一段录像后思考问题（有关运动的话题）.（放映录像）选择有关反映物体运动的画面播放给学生看（可搜集整理电视片《科技之光》和《动物世界》中的图像）.如：雄鹰、小鸟在空中飞翔，飞机在天空中划过，行星、卫星在宇宙中运行，航天员杨利伟在宇航舱中给地球拍照，汽车在公路飞驰，轮船在海水中搏击海浪。
高中物理新课标必修1课时分配建议第1单元 1 质点参考系和坐标系（1学时）2 时间和位移（2学时）第2单元 3 运动快慢的描述速度（2学时）4 实验：练习使用打点计时器（2学时）5 速度改变快慢的描述加速度（2学时）1 质点参考系和坐标系（1）教材分析要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。
由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。
为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。
质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识，教材逐步展开这些内容，最后介绍全球卫星定位系统。
本节知识是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础。
（2）质点的教学质点模型是高中物理提出的第一个理想模型。
我们对质点概念的形成，以及质点模型的建立过程，其教学要求是初步的。
学生对科学思维方法也只能是有所认识，要求不能太高。
教科书对质点模型建立的思维过程有以下考虑：①物理概念、规律是对一定的物理模型来说的，物理模型的建立过程体现了科学思维方法。
②质点概念固然重要，但更重要的是引导学生领悟质点概念的提出和分析、建立质点模型的过程；为此，教材通过实例说明要准确描述物体的运动是十分困难的，分析困难的原因，并逐步指出建立质点概念的必要性，充分展示了物理学研究的科学思维过程，让学生体验什么是科学思维的方法。
教学中要进一步为学生创设问题情景。
如放映录像：鸟的飞行，流水、瀑布，羽毛下落……·详细描述物体运动有什么困难？·我们需要了解物体各部分运动的区别吗？·演示羽毛下落。
·教师引导学生讨论并总结质点概念。
要明确质点概念的确切内容和在什么情况下可把物体看做质点。
同时，要明确建立物理模型是物理学研究问题的基本方法。
（3）参考系和坐标系的教学①学生在初中已学过参照物，教师可让学生举例说明同一物体对不同的参照物运动情况不同，对学生列举的典型例子教师应充分肯定，同时结合教科书中的图1．1-4加以分析。
第一章运动的描述●同步导学●第1节质点参考系和坐标系理解领悟要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。
由于运动的相对性，描写质点的运动时，必须明确所选择的参考系。
为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。
质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识。
本节知识是学习后面知识的基础，也是整个力学的基础。
1.为什么要引入“质点”这一概念？物体的运动通常是很复杂的。
雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，它的身体在向前运动，但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动；足球在运动场上飞滚，它在向前运动的同时还在不断滚动；呼啸而过的火车，它的车身在向前运动，而车轮在向前运动的同时还在不断滚动，它的发动机和传动机构的运动就更为复杂；舞蹈演员的优美舞姿，令人眼花缭乱，叹为观止。
显然，要详细而准确地描述这些物体的运动，是很困难的，并不是一件容易的事。
那么，问题出在哪里呢？原来，物体都有一定的大小和形状，而物体各部分的运动情况一般是不同的，这就导致了描述物体运动的复杂性。
假如物体各部分的运动情况都相同，那么在我们研究物体的运动状态时，不就可以用一个“点”来代替它了吗？即使物体各部分的运动情况并不相同，但在某些情况下，我们需要了解物体各部分运动的区别吗？例如，研究地球绕太阳的公转，研究火车的整体运动，等等，我们并不需要了解物体各部分运动的区别。
这时，物体的大小和形状并不重要，可以不予考虑，不也就可以用一个“点”来代替它了吗？可见，在某些情况下，我们可以把物体简化为一个有质量的点，从而引入“质点”这一概念。
用来代替物体的有质量的点叫做质点，即质点是没有大小和形状，而具有物体全部质量的点。
2.什么样的物体可以看成质点？一个物体能否看成质点是相对的，是由问题的性质决定的，要视具体情况而定，不能绝对化。
例如，在研究地球绕太阳的公转时，地球能够看成质点；但在研究地球的自转时，地球就不能看成质点了。
物体能否看成质点，与物体本身的大小没有必然的关系。
很大的物体可能被看成质点，而很小的物体却不一定能够被看成质点。
例如，上面提到的研究地球绕太阳的公转时，地球尽管很大，仍然能够看成质点；但在研究双原子分子的振动及转动时，小小的份子却就不能看成质点了。
一个物体能否被看成质点，一般情况下与物体做直线运动还是曲线运动没有关系，即物体做直线运动或曲线运动时，都可能被看成质点。
例如，研究运动员在400m赛跑中的速度变化时，无论是在直道上还是在弯道上，都可以将运动员看成质点。
总之，在研究物体的运动时，若可以不考虑物体的大小和形状，就可以将物体看成质点。
3.建立物理模型是物理学研究问题的基本方法事实上，严格意义上的有质量而无大小、形状的点是不存在的，质点的概念是科学抽象的产物。
在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，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。
理想物理模型是运用理想化的思维方法得到的理想化的事物，建立理想化物理模型的过程是反映事物本质特性的过程。
质点就是这种物理模型之一。
初中物理中接触到的光滑水平面，也是一种理想化的物理模型。
你还能举出一些学过的理想化物理模型吗？4.什么是参考系？人站在地面上静止不动，但又跟着地球自转，跟着地球绕太阳公转，又是运动的。
那么，站在地面上的人到底是静止的，还是运动的呢？看来，不选定某个其他物体做参考，还真说不清楚。
在无风的雨天，雨滴是竖直落下的；而在骑车前进的人看来，雨滴则是斜向他打来的。
雨滴究竟做什么样的运动？不选定某个其他物体做参考，也同样说不清楚。
因此，为了描述一个物体的运动，必须首先选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。
这种在研究物体的运动时用来做参考的物体，在初中物理中称为“参照物”，而在高中物理中则称为“参考系”。
“参考系”是“参照物”的科学名称。
5.如何选择参考系？选择参考系是对运动进行描述和研究的前提。
对于同一个运动过程，当观察者选择的参考系不同时，其对运动过程的描述可能是不同的，对运动描述的繁简程度也可能是不同的。
例如，从匀速飞行的飞机上向地面空投物资，飞机上的人以飞机为参考系，看到投下的物体是沿直线竖直下落的；而地面上的人以地面为参考系，看到的物体是沿曲线下落的。
从运动学的角度看，参考系的选取原则上是任意的。
当然，要比较不同物体的运动，必须选取同一个参考系。
对一个具体的运动学问题，为了追求对问题描述的简洁性，我们应从方便出发，将简化对运动的描述作为选择参考系的一个基本原则（除非问题中对参考系有特别的要求）。
在研究地球上物体的运动时，一般情况下选取地球或相对地球静止的物体为参考系。
若选取地球或相对地球静止的物体为参考系，一般不需加以说明；但若选取另外的物体为参考系，则应明确地说明。
6.为什么要建立坐标系？如果只有参考系，那么我们只能定性地描述物体的运动。
要想定量地描述物体的运动，必须在参考系上建立坐标系。
当物体沿直线运动时，为了定量地描述物体的位置变化，可以选取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，规定原点及单位长度，建立直线坐标系。
通常选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点。
这样，物体的位置就可以用它的位置坐标来表示，物体位置的变化也就可以用它的坐标位置的变化来描述。
7.机械运动的两种基本形式机械运动是指物体与物体间或是物体的一部分和另一部分间相对位置的变动，它有两种基本形式——平动和转动。
一个运动着的物体，如果在物体上取任意两点所连成的直线在整个运动中都是互相平行的，那么这个物体的运动就叫做平动，或称移动。
如图1—1的平行六面体代表一固体，运动时它的棱AB位置虽不断变化，但始终是平行的，即AB‖A1B1‖A2B2。
；所有其他任意两点的连线在运动时也是平行的，例如AC ‖A 1C 1‖A 2C 2以及AD ‖A 1D 1‖A 2D 2等，这时物体在平动。
平动的时候物体上各点的运动情况都是相同的。
物体上各点运动的轨迹是直线的叫做直线移动，是曲线的叫做曲线移动。
抽屉从桌内拉出时的运动是直线移动，图1—1所示六面体的运动是曲线移动。
如果固体内所有各点都绕同一直线做大小不同的圆周运动，这种运动就叫做转动。
这条直线称为转动轴。
转动时物体上所有各点的运动情况不尽相同。
工厂中固定机器上飞轮的运动就是转动的一个实例。
一般物体的运动，大多是平动和转动合并而成的复杂运动。
8. 平动的物体一定能看成质点吗？转动的物体一定不能看成质点吗？既然平动物体各点的运动情况都相同，那么平动的物体就一定能看成质点吗？不一定！例如，行驶中火车的车身在平动，当我们研究它运动速度的变化时，可以将它看成质点；而当我们要考察其通过一座桥梁的时间时，火车的长度不能忽略，就不能将它看成质点了。
既然转动物体各点的运动情况不尽相同，那么转动的物体就一定不能看成质点吗？也不一定！当转动物体本身的尺度远小于它到转轴的距离时，由物体的大小而引起的物体上各部分的运动差异就可以忽略不计，从而也可将它看成质点。
例如，研究人造卫星绕地球的运转，就可将卫星看成质点。
9. 参考系的严格定义严格地讲，参考系是指选来作为研究物体运动依据的一个三维的、不变形的物体或一组物体为参考体，并在参考体上选取不共面的三条相交线作为标架，再加上与参考体固连的时钟。
即参考系包括参考体、标架和时钟。
习惯上我们把参考体简称为参考系。
10. 如何建立描述物体做平面运动的坐标系？在一列队伍中，只要知道某人处于第几位，就可以确定他的位置了；而在做操时，则需要以列数和行数才能确定某个同学的位置。
可见，要定量地描述物体的平面运动，确定物体（质点）在平面上的位置，靠直线坐标系就不行了，必须建立平面坐标系，通常采用平面直角坐标系。
这时，物体的位置就可以用（x ，y ）一组坐标来表示。
不知你想过没有，假如物体在三维空间内运动，要描述它的位置，又该怎样建立坐标系呢？11. 关于全球卫星定位系统教材在本节的“科学漫步”栏目中提到了“全球卫星定位系统（GPS ）”。
GPS 是Global Positioning System 的缩写，是一种高精度卫星导航系统。
它为各类用户提供三维位置（x ，y ， z ）、三维速度（v ）和时间（t ）信息，实现全天候、全球实时导航定位，保障运载工具的安全。
关于这一系统的定位原理，教材不作要求，但应了解教材图 1.1—6显示屏上提供的信息。
显示屏上的北纬39°55.451′、东经116°23.504′是北京所处的纬度和经度，第1行的“西”和第2行的航向267°其含义如图1—2所示。
从显示屏中还可知道航速为0.0km/h ，航程为1.0km ，累计航行时间为13︰32，测量时间为10︰29︰57。
应用链接本节知识的应用主要涉及对质点、参考系和坐标系等概念的理解，对物体能看成质点的C 1A 11 A S ′ SB 1 B B 2 D 1A 21C 1 C 2D 1 D 2 图1－1条件的认识，并掌握在不同参考系中分析物体的运动以及建立直线坐标系确定物体位置的方法。
例1. 在下列情况下，物体可以看成质点的是（）A.分拣邮件时，包裹从斜槽上滑下B.人造地球卫星绕地球飞行C.研究地球自转规律D.研究撑杆跳高运动员从起跳到落地的过程提示根据物体可以看成质点的条件进行分析。
解析包裹从斜槽上滑下，其各部分运动情况相同，只需研究一个点的运动就行了，故包裹可以看成质点。
人造地球卫星绕地球飞行的过程中，卫星的大小与所研究的空间范围相比是一个很小的量，可以把卫星看成质点。
研究地球自转时，地球上各点的运动情况是不同的，故不能看成质点。
同理，撑杆跳高运动员在整个跳高的过程中，身体各部分的运动情况也是不同的，因此也不能看成质点。
选项A、B正确。
点悟物体能否看成质点，与研究问题的空间范围有关，与物体的具体运动形式也有关。
当物体的大小与研究问题的空间范围相比可以忽略不计时，物体可以看成质点；当物体做平动，而又只研究其运动状态时，或虽有转动，但不研究其转动时，物体都可以看成质点。
例2甲、乙两辆汽车在平直的公路上并排行驶，甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动，乙车内的旅客发现甲车没有运动。
如果以地面为参考系，上述事实表明（）A. 甲车向西运动，乙车不动B. 乙车向西运动，甲车不动C. 甲车向西运动，乙车向东运动D. 甲、乙两车以相等的速度都向西运动提示旅客观察物体的运动，实际上是以自身（或与自身保持相对静止的车厢）为参考系的。
解析从“乙车内的旅客发现甲车没有运动”这一条件容易判断，甲、乙两车的运动快慢是相等的，方向也是相同的；又从“甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动”这一条件可以判断，甲车向西运动。
