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1、高一物理第一章 第一節(jié) 質(zhì)點 參考系和坐標系人教實驗版【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：第一章 第一節(jié) 質(zhì)點 參考系和坐標系第二節(jié) 時間和位移二. 知識要點：1. 理解質(zhì)點的概念，知道物體可以看成質(zhì)點的條件，知道它是一種科學的抽象。2. 知道參考系的概念，知道對同一物體選不同的參考系時，觀察的結(jié)果可能不同，通常選擇參考系時，要考慮研究問題的方便。3. 知道在描述運動時，建立坐標系的重要性，并能根據(jù)物體運動情況建立合適的坐標系。4. 知道時間和時刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實驗室中測量時間的方法。5. 知道位移的概念。知道它是表示質(zhì)點位置變化的物理量，知道它是矢量。知道位移和路程的區(qū)別。6. 知
2、道矢量、標量的概念，知道二者在計算時方法的不同。7. 知道直線運動物體的位置及位移，可通過建立直線坐標系后，用坐標及坐標變化來表示。三. 要點預習：（一）機械運動：物體的空間位置隨時間的變化稱為機械運動。（二）物體和質(zhì)點1. 質(zhì)點的定義：在某些情況下，不考慮物體的 ，把它簡化成一個 ，稱為質(zhì)點（masspoint）。2. 物體可看做質(zhì)點的條件：（1） 的物體都可以看成質(zhì)點。（2）物體的 和 對所研究的問題可以忽略時，可以把物體看成一質(zhì)點。（3）有轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動對所研究的問題影響很小時也可以把物體看成一質(zhì)點。（三）參考系1. 定義：在描述一個物體的 時，選來作為 的物體，叫做參考系（referen
3、ce frame）。2. 說明：（1）選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動，結(jié)果往往是不同的。如行駛的汽車，若以路旁的樹為參考系，車是 的；若以車中的人為參考系，則車就是 的。（2）參考系的選取是任意的，可以取高山、樹木為參考系，也可以取運動的車輛為參考系。但在以后研究的問題中，我們通常取相對地面靜止的物體為參考系。（3）選擇參考系時，應以方便觀測和使運動的描述盡可能簡單為原則。（四）坐標系1. 為了定量地描述物體的 及 ，需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼怠?. 如果物體沿直線運動，為了定量描述物體的位置及變化，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定 、 和 ，建立直線坐標系，如圖所示，若物體運動
4、到A點，此時它的位置坐標xA= ，若它運動到B點，則此時它的位置坐標xB = 。例1. 在下述問題中，能夠把研究對象當作質(zhì)點的是A. 地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周所需時間是多少B. 研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周地球上不同區(qū)域季節(jié)的變化、晝夜長短的變化C. 一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時正面朝上還是反面朝上D. 正在進行花樣滑冰的運動員解析：物體是否能視為質(zhì)點不能僅僅以它的大小和形狀來確定，關(guān)鍵要看物體的大小和形狀與所研究的問題是否有關(guān)。A選項中，地球可以看成一個質(zhì)點，因為地球的大小和形狀與它繞大陽公轉(zhuǎn)一周的時間無關(guān)；B選項中，地球不能視為質(zhì)點，因為在地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，地球上不同地區(qū)季節(jié)的變化、晝夜的長短
5、變化是不同的，如果把地球看成一個點，在一點上怎么能區(qū)分不同地區(qū)呢?C選項中，很顯然硬幣的形狀與研究問題關(guān)系非常密切，硬幣不能看成質(zhì)點；D選項中滑冰運動員在冰面上優(yōu)美的動作被人所欣賞，不能當作質(zhì)點。答案：A例2. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運動，乙中乘客看甲在向下運動。丙中乘客看甲、乙都在向上運動。這三架電梯相對地面的運動情況可能是A. 甲向上、乙向下、丙不動B. 甲向上、乙向上、丙不動C. 甲向上、乙向上、丙向下D. 甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢解析：電梯中的乘客看其他物體的運動情況時，是以自己所乘的電梯為參考系，甲中乘客看高樓向下運動，說明甲相對于地面一定在向
6、上運動。同理，乙相對甲在向上運動，說明乙相對地面也是向上運動，且運動得比甲更快，丙電梯無論是靜止，還是在向下運動，或者以比甲、乙都慢的速度在向上運動，則丙中乘客看見甲、乙兩電梯都會感到是在向上運動。答案：B、C、D（五）時刻和時間間隔時間和時刻有區(qū)別，也有聯(lián)系，在時間軸上，時間表示一段，時刻表示一個點。如圖所示，0點表示開始計時，03表示3s的時間，即前3s。23表示第3s，不管是前3s，還是第3s，這都是指 。3s所對應的點計為3s末，也為4s初，這就是 。（六）路程和位移1. 路程（path）表示實際軌跡的 ，只有 ，沒有 ，是標量。2. 位置：質(zhì)點的位置對應坐標系中的點3. 位移（dis
7、placement）是表示物體 的物理量，可以用由 位置到 位置的有向線段表示，位移的方向是從 初位置指向 位移的大小則是初位置到末位置的線段長度。位移既有 ，又有 ，是矢量。當物體運動的軌跡是一條直線且運動方向不變時，路程與位移的大小 ，其他情況下路程的數(shù)值都 位移的數(shù)值。繞圓運動一周回到初始位置，它走的路程等于圓的 ，而它的位移卻是 。（七）矢量和標量1. 既有 又有 的物理量叫矢量（vector），例如 。2. 只有 沒有 的物理量叫標量（scalar），例如 。3. 矢量和標量的運算遵從 的運算法則。（八）直線運動的位置和位移1. 在直線運動中，建立直線坐標系后，用x表示物體的 ，用表
8、示物體的 。2. 為正時表示物體位移方向與軸 。為負時表示物體位移方向與軸 。【典型例題】例l. 在下圖甲中時間軸上標出第2s末，第5s末和第2s，第4s，并說明它們表示的是時間還是時刻。解析：如圖乙所示，第2s末和第5s末在時間軸上為一點，表示時刻甲乙第2s在時間軸上為一段線段，是指第1s末到第2s末之間的一段時間，即第二個1s，表示時間。第4s在時間軸上也為一段線段，是指第3s末到第4s末之間的一段時間，即第四個ls，表示時間。答案：見解析例2. 關(guān)于位移和路程，下列說法中正確的是A. 在某一段時間內(nèi)質(zhì)點運動的位移為零，該質(zhì)點不一定是靜止的B. 在某一段時間內(nèi)質(zhì)點運動的路程為零，該質(zhì)點一定
9、是靜止的C. 在直線運動中，質(zhì)點位移的大小一定等于其路程D. 在曲線運動中，質(zhì)點位移的大小一定小于其路程解析：位移的大小為起始與終了位置的直線距離，而與運動路徑無關(guān)。路徑是運動軌跡的長度。路程為零，質(zhì)點肯定靜止。選項B正確。位移為零，在這段時間內(nèi)質(zhì)點可以往返運動回到初始位置，路程不為零，所以選項A正確。位移大小在非單向直線運動中總小于路程，所以選項D正確。直線運動包括單向直線運動和在直線上的往返運動，所以選項C錯誤。答案：A、B、D例3. 從高為5m處以某一初速度豎直向下拋出一個小球，在與地面相碰后彈起，上升到高為2m處被接住，則在這段過程中A. 小球的位移為3m，方向豎直向下，路程為7mB.
10、 小球的位移為7m，方向豎直向上，路程為7mC. 小球的位移為3m，方向豎直向下，路程為3mD. 小球的位移為7m，方向豎直向上，路程為3m解析：本題考查基本知識在實際問題中的應用。理解位移和路程概念，并按要求去確定它們。題中物體初、末位置高度差為3m，即位移大小，末位置在初位置下方，故位移方向豎直向下，總路程則為7m。答案：A【模擬試題】1. 下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是 （ ）A. 質(zhì)點是一個理想化的模型，實際并不存在B. 因為質(zhì)點沒有大小，所以與幾何中心的點沒有區(qū)別C. 凡是輕小的物體，都可看作質(zhì)點D. 如果物體的形狀和大小在所研究的問題中屬于無關(guān)或次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點2.
11、下列情況的物體，哪些情況可將物體當作質(zhì)點來處理 （ ）A. 放在地面上的木箱，在上面的箱角處用水平推力推它，木箱可繞下面的箱角轉(zhuǎn)動B. 放在地面上的木箱，在其箱高的中點處用水平推力推它，木箱在地面上滑動C. 做花樣滑冰的運動員D. 研究鐘表的時針轉(zhuǎn)動的情況3. 關(guān)于參考系的選取，下列說法正確的是 （ ）A. 參考系必須選取靜止不動的物體B. 參考系必須是和地面聯(lián)系在一起的C. 在空中運動的物體不能作為參考系D. 任何物體都可以作為參考系4. 甲物體以乙物體為參考系是靜止的，甲物體以丙物體為參考系又是運動的，那么，以乙物體為參考系，丙物體的運動情況是 （ ）A. 一定是靜止的 B. 運動或靜止都
12、有可能C. 一定是運動的 D. 條件不足，無法判斷5. 以下的計時數(shù)據(jù)指時間的是 （ ）A. 天津開往德州的625次列車于13h35min從天津發(fā)車B. 某人用15s跑完l00mC. 中央電視臺新聞聯(lián)播節(jié)目19h開播D. 1997年7月1日零時中國對香港恢復行使主權(quán)6. 關(guān)于質(zhì)點的位移和路程，下列說法中正確的是 （ ）A. 位移是矢量，位移的方向就是質(zhì)點運動的方向B. 路程是標量，即位移的大小C. 質(zhì)點做直線運動時，路程等于位移的大小D. 位移的大小不會比路程大7. 如圖所示，在時間軸上表示出下面的時間或時刻 （ ）A. 第4s內(nèi)B. 第5s末C. 3s內(nèi)D. 第6s初8. 如圖所示，某物體沿
13、兩個半徑為R的圓弧由A經(jīng)B到C。下列結(jié)論正確的是 （ ）A. 物體的位移等于4R，方向向東B. 物體的位移等于2RC. 物體的路程等于4R，方向向東D. 物體的路程等于2R9. 關(guān)于時刻和時間，下列說法正確的是 （ ）A. 時刻表示時間極短，時間表示時間較長B. 時刻對應物體的位置，時間對應物體的位移C. 作息時間表上的數(shù)字均表示時刻D. 1min只能分成60個時刻10. 第3s內(nèi)表示的是 s的時間，是從 s末到 s末，3s內(nèi)表示的是 。11. 一質(zhì)點繞半徑為R的圓圈運動了一周，如圖所示，則其位移大小為 ，路程是 。若質(zhì)點運動了周，則其位移大小為 ，路程是 ，此運動過程中最大的位移是 ，最大路
14、程是 。12. 質(zhì)點沿一邊長為2m的正方形軌道運動，每1s移動1m，初始位置在某邊的中點，如圖所示。分別求出下列各種情況下的路程和位移大小，并在圖上畫出各位移矢量。（1）從A點開始第2s末時；（2）從A 點開始第4s末時；（3）從A點開始第8s末時。13. 在一大廳里，天花板與地板之間相距8m，將一小球在距地面1m高處豎直向上拋出，運動ls小球與天花板相碰，隨即豎直下落，最后靜止在地板上。（1）1s末小球的位移多大?方向如何?（2）拋出后的小球，最大位移是多大?方向如何?運動路程共有多大?【試題答案】1. AD2. B3. D4. C5. B6. D7. 略8. AD9. BC10. 1、第2、第3、3秒這段時間間隔11. 0、2R 、R、2R、12. 1）位移：X1m 路程：L12m 2）位移：X22m 路程：L24m3）位移：X30m 路程：L38m 圖略13. 1）7m 豎直向上 2）7m 豎直向上 15m
高一物理第一章 第一節(jié) 質(zhì)點 參考系和坐標系人教實驗版知識精講
