人教版必修1 第一章第1节 质点 参考系 坐标系 教学案

学习内容：质点 参考系 坐标系

学习目标：

1、机械运动概念、参考系及坐标系概念，会判断不同参考系的物体的运动情况是怎样的。

2、学习质点的概念，知道质点是一种理想化模型，理解牢记能否把物体看成质点的条件并会实际应用。

重点难点：

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.将一个实际的物体抽象为质点的条件。

教学过程：

一、机械运动：

1．定义：一个物体相对于另一个物体空间位置随时间的变化叫做机械运动，简称运动。

2．分类：

（1）平动：也称平移，运动物体上任意两点所连成的直线，在整个运动过程中始终保持平行，这种运动叫做“平动”。在同一时刻，平动物体上各点的速度和加速度均一样。

（2）转动：运动物体上，除转动轴上各点外，其它各点都沿同一转动轴做圆周运动，各点的运动轨迹是以转动轴为中心的同心圆。

二、物体和质点

现实世界中，物体的运动形式是多种多样的，就算是同一个运动物体上，各点的运动情况也往往是不一样的，如展翅高飞的雄鹰的身体和翅膀的运动是不一样的；列车车身和车轮的运动是不一样的。影响物体运动的因素通常也十分复杂，要研究一个运动涉及的所有方向往往很难甚至不可能，为了寻找问题的突破口，物理学中通常用建立物理模型的方法，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，从而将问题简化。

就拿一辆正在行驶的汽车来说，车身的运动与轮子的运动是不一样，同时汽车内部的轴承、发动机等都在以不同的形式在运动，我们不可能把这些所有的运动都进行研究。所以我们在研究问题的过程中具体问题具体分析。

(1)、求10m长，以10m/s匀速的汽车完全通过20m长的桥所需要的时间。（2）、如果要完全通过10000m长的桥呢？

综上我们可以看到，在物理学中，有些时候物体的大小形状及各部分的运动差异对我们所研究的问题影响不大，是次要因素，这时我们就可以将其忽略，把物体看成一个点，一个有质点的点。

质点：用来代替物体的一个有质量的点叫做质点。

分析：质点是一个理想化模型，没大小形状，但有质量。初中阶段接触的理想模型有：光滑水平面、匀速直线运动、轻质弹簧……

能否将物体看成一个质点的条件：

（1）：看物体的形状大小及各部分的运动差异对我们所研究的问题产生的影响是否可以忽略 （2）一般情况下平动的物体可以看成质点，因为平动物体各部分运动情况完全一样，用一点就可以代替整体。

质点概念判断的误区

1. 关键词错误，“在一定条件下物体可以被看做质点”而不是“物体是质点”

2. 同一个物体在一种物理情景中可以被看做质点，而在其他的物理情景中不一定可以被看做是质点

3. 物体能不能看做是质点与物体的大小无关

4. 质点不同于几何中的点，质点有质量，二几何中的点没有质量

5. 质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型

课堂练习：

例1：下面哪些物体可以看做质点？

1、马拉松比赛中的运动员 2、体操运动员 3、研究自转时的地球

4、研究公转时的地球（地球直径km4103.1，而日地距离为km8105.1）

5、研究乒乓球运动员的发球 6、运动员百米冲刺 7、小的物体能看成质点，大的物体则不行

三、参考系：我们研究物体的运动时所选择的参照物又叫做参考系。

生活中的错觉：1、坐在列车上盯着站台上的另一列车，有时我们会以为自己坐的列车启动了，而其实是我们所看的那列车启动了，为什么会这样呢？由于列车是否启动是以地面为参考系的，由于坐在列车中的我们只能看到对面的列车，而不能看到地面或相对于地面静止的物体，无法以地面为参考系来判断列车是否启动，只能以自己乘坐的火车和对面的火车为参考系，无论哪列火车启动，以对面的列车为参考系都会认为自己的火车启动，以自己为参考系就会认为对面的列车启动了；2、趴在桥上看水流有时会觉得桥在走而不是水在流……

课堂练习：

例1、一个人围操场走了一圈，你说它发生机械运动了吗？飞行员为什么能抓住子弹？

例2、仔细分析下面各种运动的参考系

太阳从东方升起，西方落下。 月亮在云中穿行。 车窗外树木向后倒退。

“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”“坐地日行八万里” “看山恰似走来迎，仔细看山山不动。”

例3、飞机上丢炸弹，若以地面为参考系，炸弹是如何运动的？若以飞机为参考系，炸弹是如何运动的？

例4、甲乙丙三架观光缆车，甲中乘客看到一高楼在向下运动，乙中乘客看到甲向下运动，丙中乘客看到甲乙都在向上运动，则甲乙丙相对于地面的运动情况是（ ）

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、甲乙丙都向上，只不过丙比甲乙都慢

四、坐标系

物理研究中为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立坐标系(坐标系相对于参考系是静止的) 当物体沿直线运动即一维运动时

如上图我们如何建一个数学坐标系来定量表示ABC三个位置， A在收费站的西边100米，B在收费站东100米，C在收费站东面200米。

如何建立坐标系：

1、（作实物图的简化图）作一直线沿ABC所在的直线方向，据物体实际位置关系在直线上用点把它们标出。

2、确定正方向（任意，此处以正东为正方向）。

3、取原点（任意），并指出原点所代表的参照物。

4、标出位置坐标。

领悟：坐标的正负表示物体是在原点正方向的一侧还是负方向的一侧，坐标值的大小表示物体到原点的距离。（位置坐标用X表示）

注意：原点的选择是任意的，一般情况下以参照物为原点，但没有要求一定以参照物为原点。

例题5．一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住，坐标原点定在抛出点正下方2

m处，坐标轴的正方向设为向下，则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是( )

A．2 m，－2 m，－1 m B．－2 m,2 m,1 m C．4 m,0,1 m D．－4 m,0，－1 m

练习

1．关于质点，下列说法中正确的是( )

A．质点一定是体积和质量极小的物体 B．因为质点没有大小，所以与几何中的点没有区别

C．研究运动员在马拉松比赛中运动的快慢时，该运动员可看做质点

D．欣赏芭蕾舞表演者的精彩表演时，可以把芭蕾舞表演者看做质点 2．在下列情形中，可以将研究对象看做质点的是( )

A．地面上放一只木箱，在上面的箱角处用水平力推它，在研究它是先滑动还是先翻转时

B．在2008年北京奥运会上研究刘翔在男子110米栏比赛中的跨栏动作时

C．研究“嫦娥一号”卫星在绕地球飞行及绕月球飞行的轨迹时

D．研究“嫦娥一号”在轨道上飞行的姿态时

3．在研究物体的运动时，下列物体中可以当作质点处理的是( )

A．研究一端固定且可绕该端转动的木杆的运动时，此杆可作为质点来处理

B．在大海中航行的船，要确定它在大海中的位置时，可以把它当作质点来处理

C．研究杂技演员走钢丝的表演时，杂技演员可以当作质点来处理

D．研究地球绕太阳公转时，地球可以当作质点来处理

4．关于参考系，下列说法正确的是( )

A．研究物体的运动必须选取参考系

B．甲、乙两人均以相同的速度向正东行走，若以甲为参考系，则乙是静止的

C．车站平行停靠着两列火车，甲火车上的人只能看到乙火车，当他看到乙火车动了，一定是乙火车开动了

D．我们平时说楼房静止，是指楼房相对于地球的位置是不变的

5．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

6．第一次世界大战时，一位法国飞行员在2 000 m高空飞行时，发现座舱边有一个与他几乎相对静止的小“昆虫”，他顺手抓过来一看，原来是一颗子弹头，发生这个故事是因为( )

A．子弹静止在空中 B．子弹飞行得很慢

C．飞机飞行得很快 D．子弹与飞机同方向飞行，且飞行的速度很接近

7．地面的观察者看雨滴是竖直下落的，坐在匀速行驶的列车车厢中的乘客看雨滴是( )

A．水平向前运动 B．水平向后运动 C．倾斜落向前下方 D．倾斜落向后下方

8．下列说法正确的是( )

A．甲、乙两人均以相同速度向正东方向行走，若以甲为参考系，则乙是静止的

B．甲、乙两人均以相同速度向正东方向行走，若以乙为参考系，则甲是静止的

C．两辆汽车在公路上沿同一直线行驶，且它们之间的距离保持不变，若观察结果是两辆车都静止，则选用的参考系，必定是其中的一辆汽车

D．两人在公路上行走，速度大小不同、方向相同，选择其中任一人作为参考系，则两人都是静止的

9．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．甲车不动，乙车向东运动 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、乙两车以相同的速度都向东运动

10．以北京长安街为x轴，向东为正方向，以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，建立一维坐标系，一辆汽车最初在原点以西3 km处，几分钟后行驶到原点以东2 km处．

(1)这辆汽车最初位置和最终位置分别是( )

A．3 km 2 km B．－3 km 2 km C．3 km －2 km D．－3 km －2 km

(2)如果将坐标原点向西移5 km，则这辆汽车的最初位置和最终位置分别是( )

A．5 km 7 km B．2 km 5 km C．2 km 7 km D．3 km 5 km

第一节

1．C 2．C 3．BD4．ABD 5.A6．D 7．D 8．AB 9．D 10．(1)B (2)C