人教版高一物理必修一第一章运动的描述11 质点参考系和坐标系导学案同步训练.docx

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人教版高一物理必修一第一章运动的描述11质点参考系和坐标系导学案同步训练

第一章运动的描述

一艘航空母舰,长有300多米,宽有40多米,舰上载有6000多人,而且舰上还有300多米的飞机跑道,这样的庞然大物相对茫茫大海,就会显得非常渺小。

航空母舰上的工作人员向地面指挥中心汇报方位时,只需要说明经度和纬度即可,经线与纬线的交点位置就是航母所在的位置。

这时将航母看成了一个点,这里还涉及参考系选择和坐标系建立。

课时1.1　质点　参考系和坐标系

【学习目标】

1.理解质点的定义,知道质点是一个理想化的模型。

2.理解参考系的概念,知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。

3.理解坐标系的概念,会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。

【知识导学】

　　1.机械运动

物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,称为①。

在物理学中,研究物体机械运动规律的分支叫作②。

2.物体和质点

实际物体都有一定的大小和形状,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③。

3.参考系

描述物体运动时,用来做参考的另一物体称为④。

一个物体若被选做参考系,则就认为它是⑤（填“运动”或“静止”）的。

对同一物体的运动,所选的参考系不同,对它运动的描述往往会⑥。

参考系的选取是任意的,应以方便观测和使运动的描述尽可能简单为原则。

若不做特殊说明,一般选⑦或相对地面静止的物体为参考系。

4.坐标系

为了定量地描述物体的位置及位置变化,需要在所选的参考系上建立适当的⑧。

基础学习交流：

1.什么是“理想化”？

2.什么是“物理模型”？

3.怎样描述冰场上花样滑冰运动员在某个时刻的位置？

【三“点”探究】

主题1:

物体和质点

（1）图示是升空后的“神舟”十号载人宇宙飞船,但显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点。

研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时,需要考虑它本身的大小和形状吗?

我们可以用荧光屏上的小光点代替这个庞大的飞船吗?

（2）根据你对质点的理解,回答下列问题。

①质点是一种怎样的模型?

在实际生活中存不存在?

②什么样的物体才可以看成质点?

主题2:

参考系

以下是三位同学对教材中本节图1.1-3的观点。

甲:

车中两个小孩都是静止的,他们都没动。

乙:

这两个小孩都是运动的,因为在车窗玻璃上有几条线条表示风,这是画家描述运动时常用的方法。

丙:

两个小孩和车都是运动的,这是相对地面来说的;而两个小孩之间是相对静止的,他们的相对位置没有改变。

请你认真阅读教材中的相关内容,分析这三个同学的观点,你是怎么看待这个问题的?

请说出你的想法。

主题3:

坐标系

为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等,必须选取坐标系。

在参照系中,为确定空间一点的位置,按规定方法选取有次序的一组数据,这就叫作“坐标”。

如图所示,常用的坐标系有直线坐标系、平面直角坐标系、空间坐标系等。

（1）田径场上,要描述百米赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?

（2）要描述800m赛跑运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?

（3）足球场上,要描述足球运动员在运动中的位置,需要建立什么样的坐标系?

要描述足球的位置呢?

相关知识链接：

质点是一种为了研究方便而引入的“理想化模型”，是一种科学的抽象。

参考系是研究物体运动时所选定的参照物体，用来做参考系的物体都是假定不动的。

坐标系是法国哲学家、科学家和数学家笛卡尔创立的，常用的坐标系有一维直线坐标系（只有x轴）、二维直角平面坐标系（有x轴和y轴）、三维立体坐标系（有x轴、y轴和z轴）。

【知识运用】

1.在以下的情况中可将人或物体看成质点的是（　　）。

A.研究某学生骑车回校的速度

B.对某位学生骑车姿势进行生理学分析

C.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹

D.研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面

2.如图所示,飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员（甲）和地面上的人（乙）观察跳伞飞行员的运动后,引发了对跳伞飞行员运动状况的争论,下列说法中正确的是（　　）。

A.甲、乙两人的说法中必有一个是错误的

B.他们的争论是由于参考系的选择不同而引起的

C.研究物体运动时不一定要选择参考系

D.参考系的选择只能是相对于地面静止的物体

3.沿一个方向推动桌面上的书本,如果测量书本移动的距离,是否可以将书本视为质点?

为什么?

如果测定书本经过桌面上方某一定点所需要的时间,是否可以将书本视为质点?

为什么?

4.一人在100m高的楼房顶上,将一质量为m的小球以5m/s的速度水平向右抛出,当物体在水平方向上运动10m时,在竖直方向上运动了20m,怎样表示物体现在所处的位置?

【拓展提升】

拓展一、参考系的转换

1.某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩。

当两辆汽车在平直公路上运动时,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,那么根据上述观察到的现象可说明（　　）。

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

拓展二、如何选择坐标系

2.从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5m后回落,最后到达地面,如图所示。

分别以地面和抛出点为原点建立坐标系,方向均以向上为正,填写以下表格:

坐标原点的设置

出发点的坐标

最高点的坐标

落地点的坐标

以地面为原点

以抛出点为原点

【反思总结】

课时1.1　质点　参考系和坐标系

【概念规律练】

知识点一　质点的概念

1．关于质点，下列说法中正确的是（　　）

A．质点是一个理想化模型，实际上不存在

B．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的

C．凡是小的物体，皆可以看成质点；凡是大的物体，皆不能看成质点

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

2．在以下哪些情况中可将物体看成质点（　　）

A．研究某学生骑车回校的速度

B．对某学生骑车姿势进行生理学分析

C．研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹

D．研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面

知识点二　参考系

3．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，上述事实表示（　　）

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、乙两车以相同的速度都向西运动

4．甲、乙两辆汽车均以相同的速度行驶，下列有关参考系的说法正确的是（　　）

A．如果两辆汽车均向东行驶，若以甲车为参考系，乙车是静止的

B．如果观察的结果是两辆车均静止，参考系可以是第三辆车

C．如果以在甲车中一走动的人为参考系，乙车仍是静止的

D．如果甲车突然刹车停下，乙车仍向东行驶，以乙车为参考系，甲车往西行驶

知识点三　坐标系

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

C．4m,0,1mD．－4m,0，－1m

6．如图3所示，冰场上的花样滑冰运动员，要描述她的位置，你认为应该怎样建立坐标系？

如要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系？

图3

【方法技巧练】

一、判断一个物体能否看成质点的方法

7．2009年10月1日，我国在北京成功地举行了建国60周年国庆大阅兵，气势恢宏的场面，极大地激发了全国人民的爱国热情和建设好现代化祖国的信心，下列说法中正确的是（　　）

A．研究正在列队通过天安门的女子方队的队形时，可以把队员看成质点

B．研究从天安门上空飞过的歼11飞机的机群数量时，可以把飞机看成质点

C．欣赏我国首批战斗机女飞行员驾驶的飞机通过天安门的壮观场面时，飞机可以看成质点

D．研究女兵方队从东华表起正步通过天安门，到达西华表的时间时，不能把女兵方队看成质点

8．在火车从北京到上海的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．火车车轮只做平动

B．火车车轮的平动可以用质点模型分析

C．计算火车从北京到上海的运动时间时，可将火车视为质点

D．计算火车经过一座桥的时间时，可将火车视为质点

二、巧取参考系来分析物体的相对运动

9．甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是（　　）

A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中

B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升

C．甲、乙匀速下降，v乙>v丙，丙匀速下降，且v丙>v甲

D．以上说法均不对

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2000m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3km处，几分钟后行驶到原点以东2km处．

（1）这辆汽车最初位置和最终位置分别是（　　）

A．3km　2kmB．－3km　2km

C．3km　－2kmD．－3km　－2km

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

A．5km　7kmB．2km　5km

C．2km　7kmD．3km　5km

11.如图4所示，某人从学校的门口A处开始散步，先向南走了50m到达B处，再向东走了100m到达C处，最后又向北走了150m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？

图4

12．刻舟求剑的故事说的是有一个楚国人乘船过江，他身上的佩剑不小心掉落江中．他立即在船舱板上画记号，对船友说：

“这是我的剑掉落的地方．”到了河岸，船停了，他就在画记号的地方下水找剑．这则寓言不但有讽刺意义，而且还包含了一定的物理含义，从物理学选择参考系的角度回答下列问题：

（1）楚人找剑选择的参考系是什么？

（2）请你为楚人提供一种找到这把剑的方法．

第一章　运动的描述

课时1.1　质点　参考系和坐标系

知识导学

①机械运动　②力学　③质点　④参考系　⑤静止　⑥不同　⑦地面

⑧坐标系

三“点”探究

主题1:

（1）研究飞船在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时,不需要考虑它本身的大小和形状,可以用荧光屏上的小光点来代替飞船。

（2）①质点是一种为了研究方便而引入的理想模型,是一种科学抽象。

质点是对实际物体的近似,在实际生活中是不存在的。

②一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计。

即使是同个物体,在研究的问题不同时,有的情况下可以看作质点,而有的情况下不可以看作质点。

主题2:

以上这三个同学的观点都是正确的,他们分别以不同的物体作参考系,因此得出了不同的结论。

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。

主题3:

（1）百米赛跑运动员沿直线运动,故建立直线坐标系。

（2）800m赛跑运动员一般是在弯曲的跑道上运动,故建立平面坐标系。

（3）足球运动员在平面上运动,应建立平面坐标系;足球要在空中、地面上运动,应建立空间坐标系。

知识运用

1.AC　2.B

3.沿同一个方向移动书本测量书本移动的距离时,书本各部分的运动情况完全相同,可以将它视为质点。

相对桌面上方的某一定点来说,书本本身的长度（或宽度）不能忽略,并对经过该定点位置所需要的时间起决定作用,所以这种情况下不能将书视为质点。

4.因为小球在二维空间运动,需建立平面直角坐标系,以抛出点为坐标原点,向右为x轴正方向,向上为y轴正方向,小球现在的位置为x=10m,y=-20m,用坐标表示即（10m,-20m）。

拓展提升

1.D　【解析】树木相对地面是静止的,由此判断乙车（相对地面）一定是向东运动。

“甲车内一同学看见乙车没有运动”则说明甲、乙两车相对静止,速度一定是相同的。

2.

坐标原点的设置

出发点的坐标

最高点的坐标

落地点的坐标

以地面为原点

3m

8m

0

以抛出点为原点

0

5m

-3m

【解析】本题中的物体沿直线运动,可以在该直线上建立直角坐标系,来定量描述物体的位置。

若以地面为原点,则出发点、最高点、落地点的坐标分别为x1=3m,x2=8m,x3=0;若以抛出点为原点,则x1=0,x2=5m,x3=-3m。

课时1.1　质点　参考系和坐标系

1．AD　[质点是一个理想化的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似反映，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化．]

2．AC　[研究学生的骑车速度或探测器的飞行轨迹时，其大小和形状的影响可忽略不计，故可以看成质点．但当研究学生的骑车姿势时，学生的身躯和四肢就构成了研究的对象，故不能把学生看成质点．当火星探测器在火星表面探测时，探测器的动作直接影响探测的效果，所以探测器不能看成质点，故正确答案为A、C.]

点评　能否把一个物体看做质点，并不是由物体的形状和大小来决定的，而是由它的形状和大小对所研究问题的影响程度决定的．一般来说，如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的因素时，物体就可看做质点．

3．D　[乙车相对甲车内的人没有运动，说明甲、乙两车运动情况相同；以甲车内的人为参考系，树向东运动，则以树为参考系，甲车向西运动，所以甲、乙两车以相同的速度向西运动，故正确答案为D.]

点评　①描述物体是否运动首先要选定一个参考系，以此为标准来衡量物体是运动的还是静止的，参考系一旦确定，对物体运动的描述也唯一确定．

②参考系的选择是任意的，但应以观测方便和使运动的描述简单为原则．研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系．

4．ABD　[两车的速度相同时，其相对位置不变，以其中任一辆车为参考系，另一辆车是静止的，故A正确；若第三辆车丙与甲、乙两车同向同速行驶，以丙车为参考系时，甲、乙两车均静止，故B正确；若一人在甲车中走动时，他与乙车的相对位置是变化的，则乙车是运动的，故C错误；甲车突然刹车停下，乙车向东行驶，甲车与乙车间的距离增大，甲车相对乙车向西运动，故D正确．]

5．B　[

根据题意建立如右图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2m，B点为坐标原点，D点为地面，坐标为2m，C点为接住点，坐标为1m，故正确答案为B.]

6．见解析

解析　可以以冰场中央为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立水平面内的直角坐标系，这样就可以准确地描述运动员的位置了．如果要描述飞机的位置，则需要确定一点（如观察者所在的位置）为坐标原点，建立三维直角坐标系来描述．

7．BD　[研究女子方队的队形时，队员的体形不能忽略，因此不能把队员看成质点，故A错；研究从天安门上空飞过的歼11飞机的机群数量时，完全可以忽略飞机的大小和形状，因此可以把飞机看成质点，故B对；欣赏飞机的飞行表演时不能把飞机看成质点，故C错；研究女兵方队从东华表起正步通过天安门，到达西华表的时间时，需要考虑队列的长度，因此不能把女兵方队看成质点，故D对．]

8．BC　[车轮整体上随车做平动，但车轮上各点又绕车轴转动，若研究车轮随车整体的平动时，可用质点模型分析，故A错，B对；由于火车本身的长度相对北京到上海的距离是很小的，可忽略不计，而相对一座桥其长度是不可忽略的，故C对，D错．]

方法总结　物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可以把物体视为质点．如地球比较大，但在研究地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当作质点来看待．然而，在研究地球的自转时，就不能把地球看成质点了．研究火车从北京到上海的运动时间可以把火车视为质点，但研究火车过桥的时间就不能把火车看成质点了．

9．AB　[甲、乙、丙三人在观察其他物体的运动时，是以自己所乘的热气球为参考系的，应根据参考系的定义来判定甲、乙、丙的运动情况，楼房和地面连为一体，是同一个参考系，甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙也在匀速下降，且乙下降的速度v乙大于甲下降的速度v甲，即v乙>v甲；甲看到丙匀速上升，有三种可能性：

（1）丙静止．

（2）丙匀速上升．（3）丙匀速下降，且速度关系为v丙

课后巩固练

1．C　[物体能否被看做质点与物体本身的体积和质量的大小无关，主要是看其大小和形状能否可以忽略，故A错；质点有质量，几何中的点没有质量，所以不同，故B错；研究运动员长跑的运动速度时，可以忽略运动员的大小和形状，故可看做质点，故C正确；表演者跳舞时其身体的各个部分动作不能忽略，所以不能看做质点，故D不正确．]

2．C　[当研究木箱的翻转时，其大小和形状不能忽略，所以不能看做质点，故A错；在研究刘翔的跨栏动作时，不能忽略其肢体的动作及形状，所以不能看做质点，故B错；研究“嫦娥一号”绕地球及月球的飞行轨迹时，其大小和形状均可忽略，可看做质点，但研究它的飞行姿态时，就不能看做质点，故C对，D错．]

3．BD　[物体能否看做质点，主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可忽略的因素，而不仅仅取决于物体的大小和形状．研究物体的转动时，物体各点运动的差异是不能忽略的，不能看做质点，故A错．杂技演员走钢丝时要利用身体的各个部位保持平衡，也不能看做质点，C错．据此可判断只有B、D项正确．]

4．ABD　5.A

6．D　[子弹与飞机虽然都飞得很快，但若飞行速度很相近，则飞行员和子弹几乎相对静止，那么飞行员就很容易抓住子弹，D正确．]

7．D　[乘客是以列车为参考系看雨滴运动的，雨滴在下落的同时还相对列车向后运动，故乘客看到的雨滴是倾斜落向后下方，D正确．]

8．AB　[由运动和静止的相对性可知，A、B正确，D错误．C选项除可选其中一辆车为参考系外，也可选与两车速度相同的第三辆车为参考系，故C错误．]

9．D　[乙车内一同学看见路旁的树木向西移动，说明乙车向东运动；甲车内一同学看见乙车没有动，说明甲、乙两车相对静止．综合这两点可知，甲、乙两车以相同的速度都向东运动，D正确．]

10．

（1）B　

（2）C

解析　

（1）坐标轴的正方向向东，则位置在坐标原点以东为正，在坐标原点以西为负，汽车最初在原点以西且距原点3km处，所以最初位置是－3km，同理最终位置是2km，故B正确．

（2）坐标原点向西移5km后，最初位置在原点的东方，距原点2km.最终位置还在原点以东，距离变为7km，故C正确．

11．本题答案不唯一，当选取A点为坐标原点，向东为x轴正向，向北为y轴正向时，各点坐标分别为：

A（0,0）、B（0，－50m）、C（100m，－50m）、D（100m,100m）．

12．

（1）由于楚人在船舱板上画上记号，所以他选择的参考系是船．

（2）若要找到剑，必须确定剑在水中的准确位置，为此，可采用如下方法：

①选择河岸为参考系，记下剑掉落的位置离岸上某一标志物的方向和距离．

②选择船为参考系，在船不改变方向和速度的情况下，记下剑掉落时刻河岸相对于船的运动速度和航行时间，据此求出船靠岸时，船和剑落水地点的距离，从而确定剑落水的位置．