高中物理 第一章 运动的描述学案 新人教版必修1文档格式.docx

高中物理 第一章 运动的描述学案 新人教版必修1文档格式.docx

《高中物理 第一章 运动的描述学案 新人教版必修1文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第一章 运动的描述学案 新人教版必修1文档格式.docx（130页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

图1－1－1

【提示】　以地球为参考系，宇航员在绕地球做近似圆周的运动．以宇航舱为参考系，宇航员则处于静止状态．

2．“只能选静止的物体作为参考系”，这种说法对吗？

【提示】　不对．因为参考系的选取具有任意性，可以选任意物体作为参考系．

1．研究同一物体的运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．（×

2．参考系可任意选取，而研究物体的运动时（如汽车加速）通常以地面为参考系．（）

3．自然界中没有绝对静止的物体．（）

坐标系

1．建立目的

定量描述物体的位置及位置的变化．

2．直线运动的描述

建立直线坐标系，在直线上规定原点、正方向和单位长度．

某运动员正在百米赛道上自南向北全力奔跑，为准确描述他在不同时刻的位置和位置变化，应建立怎样的坐标系？

图1－1－2

【提示】　可以以赛道起点为原点，选择向北方向为正方向，选取一定的标度，建立直线坐标系．

1．描述直线运动，一般建立直线坐标系．（√）

2．物体在某平面内做曲线运动时，应当用平面直角坐标系描述．（√）

3．描述花样滑冰运动员的位置，应用直线坐标系．（×

预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中

问题1

问题2

问题3

问题4

学生分组探究一　对质点的理解（深化理解）

第1步　探究——分层设问，破解疑难

如图所示为伦敦奥运会上牙买加飞人博尔特在100m决赛中以9.63秒的惊人成绩成功卫冕的比赛现场．

图1－1－3

1．在研究博尔特百米决赛所用时间时能否把他看做一个质点？

【提示】　能．

2．在研究博尔特脚和腿的运动情况时能否把他看做一个质点？

【提示】　不能．

第2步　结论——自我总结，素能培养

1．质点的特点

（1）质点不同于几何“点”：

质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是具有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．

（2）质点是一种“物理模型”．

①物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．

②物理模型作为一种理想模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．

2．实际物体视为质点的常见情况

第3步　例证——典例印证，思维深化

　（2013·

天津南开中学高一期中）在研究以下四种情况中提出的问题时，所涉及到的对象可看作质点的是（　　）

【思路点拨】　

（1）确定各图中问题的性质，即确定要关注的要素（大小、形状）．

（2）假设物体的形状、大小被忽略，对研究问题是否有影响，有影响不可看做质点，无影响可看做质点．

【解析】　绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，符合看成质点的条件；

火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点；

花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性等方面，不能将其看成质点；

要研究刘翔跨栏的姿势（即身体各部分的位置及协调性），显然不能将其视为质点，选A.

【答案】　A

一个物体是否可以看做质点的判断方法

1．看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如果无影响或影响不大，该物体可以视为质点，否则不能视为质点．

2．一般情况下，平动的物体可以看做质点，转动的物体不能看做质点．

3．当物体的大小远小于所研究的范围时，该物体可以看做质点．

第4步　巧练——精选习题，落实强化

1．下列关于质点的判断正确的是（　　）

A．质点是指很小的物体

B．研究在平直的高速公路上行驶的汽车通过100km所用的时间时，汽车可视为质点

C．研究巨轮通过某一位置所用的时间时，可视为质点

D．杂技演员做空翻动作时，可视为质点

【解析】　质点是一种理想化的模型，当物体的大小和形状对研究的问题没有影响，可忽略时，物体可以看做质点．一个物体能否看做质点，其大小不是决定因素，故A、C错，B对；

杂技演员在空中优美的动作被人欣赏，不能视为质点，故D错．

【答案】　B

2．辽宁省成功举办了第十二届全运会．在本次全运会上，下列人或物体可以看做质点的是（　　）

A．研究花样游泳运动员的动作

B．研究百米赛跑运动员的起跑动作

C．研究运动员在射击时，子弹从射出到击中靶心所用时间

D．研究对方运动员打过来的乒乓球的转动

【解析】　首先，要明确题目中给定的每个运动的研究目的，如动作、速度、时间、转动等；

然后，看物体本身的大小和形状对所研究的运动是否有影响．以研究运动员的动作、姿势是否优美为目的，运动员的身躯、四肢是研究对象，不能看成质点，选项A、B错误；

以研究子弹击中靶心所用时间为目的，子弹本身的形状大小可忽略不计，可以看成质点，选项C正确；

以研究乒乓球的转动为目的，乒乓球的形状大小不可忽略，不能看成质点，选项D错误．

【答案】　C

学生分组探究二　对参考系的理解（深化理解）

1．研究物体的运动时，一定选静止的物体作为参考系吗？

【提示】　不一定，也可以选运动的物体作为参考系．

2．研究物体的运动时常选什么物体作为参考系？

【提示】　常选地面或相对地面静止的物体作为参考系．

3．在描述物体运动的过程中，参考系可以更换吗？

【提示】　不可以，在描述同一物体的同一运动过程时，参考系必须是同一物体．

1．选取参考系的意义：

要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能确定物体的位置、研究物体的运动．

2．参考系的选取原则

（1）参考系的选取是任意的，在实际问题中，参考系的选择原则应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．

（2）研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系，此时参考系可以省略不写．

（3）要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系．

3．参考系的四性

（1）标准性：

被选为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的．

（2）任意性：

参考系的选取是任意的，任何物体都可以作为参考系．

（3）统一性：

比较不同物体的运动应选择同一个参考系．

（4）差异性：

对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果一般不同．例如，站在向上运动的观光电梯内的客人，以地面为参考系是运动的，以电梯为参考系是静止的．

　热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目．在一次观光游览中，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、丙的运动情况说法正确的是（　　）

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，丙匀速下降，且v丙>

v甲

C．甲、乙匀速下降，v乙>

v甲，丙匀速上升

D．以上说法均不对

【解析】　楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降．乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙>

v甲．甲看到丙匀速上升，有三种可能：

丙静止；

丙匀速上升；

丙匀速下降，且v丙<

v甲．丙看到乙匀速下降，也有三种可能：

v乙．综上所述，C正确．

判断参考系的方法

对于观察到的运动现象，判断观察时所选取的参考系，有两种方法：

1．静物法：

明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系．

2．假设法：

假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致．若一致，该物体可能就是参考系．

3．2013年11月26日上午，我国辽宁号航母在海军导弹驱逐舰沈阳舰、石家庄舰和导弹护卫舰烟台舰、潍坊舰的伴随下赴南海进行训练．以下说法正确的是（　　）

图1－1－4

A．航母上的观察员感觉海水向后退，所选的参照物是海水

B．航母上的观察员感觉海水向后退，所选的参照物是航母

C．航母上的观察员感觉其他舰没有动，其他舰一定是静止的

D．航母上的观察员感觉天空的白云没有动，航母一定是静止的

【解析】　航母上的观察员感觉海水向后退，所选的参照物是航母，感觉其他舰和天空的白云没有动，可能是其他舰和天空的白云都与航母同速运动，故只有B项正确．

4．（2014·

济南高一检测）第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹．飞行员能抓到子弹，是因为（　　）

A．飞行员的反应快

B．子弹相对于飞行员是静止的

C．子弹已经飞得没有劲了，快要停止运动了

D．飞行员的手有劲

【解析】　因为高速运动的飞机驾驶员与子弹一起飞行，子弹相对于飞机的位置没有发生改变，所以子弹相对于飞机是静止的，这是飞机驾驶员伸手抓到一颗子弹的原因；

故选项ACD错误，选项B正确．

学生分组探究三　三种常见坐标系（拓展延伸）

1．坐标系建立的三要素是什么？

【提示】　原点、正方向、单位长度．

2．在坐标系中物体位置的变化与坐标原点的位置有关吗？

【提示】　无关，物体位置的变化用物体位置坐标之差来表示，与坐标原点的位置无关．

1．建立坐标系的意义和原则

（1）意义：

借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化．

（2）原则：

建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷．

2．坐标系的种类

分类

适用的运动

建立方法

直线坐标系

物体沿直线运动，即做一维运动时

在直线上规定原点、正方向和单位长度，就建立了直线坐标系

平面坐标系

物体在某一平面内做曲线运动时

在平面内画两条相互垂直的数轴（x轴与y轴），即可组成平面直角坐标系．物体的位置由一对数确定

空间坐标系

物体在空间内运动时

在空间画三个相互垂直的数轴（x轴、y轴和z轴），即可组成三维坐标系．这时物体的位置由三个数来确定

3.举例说明

如图1－1－5所示为三种不同的坐标系，其中：

甲中M点位置坐标为x＝2m；

乙中N点位置坐标为x＝3m，y＝4m；

丙中P点位置坐标为x＝3m，y＝4m，z＝2m.

　　　　甲　　　　　乙　　　　　丙

直线坐标系　平面直角坐标系　空间坐标系

图1－1－5

　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，向下方向为坐标轴的正方向．小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是（　　）

A．2m，－2m，－1m　B．－2m,2m,1m

C．4m,0,1mD．－4m,0，－1m

【思路点拨】　选取原点―→建坐标系―→确定坐标

【解析】　根据题意建立如图所示的坐标系，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，所以选项B正确．

位置坐标的“相对性”和位置变化的“绝对性”

1．物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关．同一位置，建立某种坐标系时所选原点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标不同．

2．物体位置的实际变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关．

5．如图1－1－6所示是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标系（x轴），在画该坐标系时规定原点在一长直公路上某交

通亭中心，公路为南北走向，规定向北为正方向．坐标系上有A、B两点，A的位置坐标为xA＝50m，B的位置坐标为xB＝－30m．下列说法中正确的是（　　）

图1－1－6

①A点位于交通亭中心南边50m处

②A点位于交通亭中心北边50m处

③B点位于交通亭中心南边30m处

④B点位于交通亭中心北边30m处

A．①③B．②④

C．①④D．②③

【解析】　因A点位置坐标为正值，B点位置坐标为负值，由题给条件可知，A点位于交通亭中心北边50m处，B点位于交通亭中心南边30m处，故D正确．

【答案】　D

6．湖中O点有一观察站，一小船从O点出发向东行驶4km，又向北行驶3km，则O点的观察员对小船位置的报告最为精确的是（　　）

A．小船的位置变化了7km

B．小船向东北方向运动了7km

C．小船向东北方向运动了5km

D．小船的位置在东偏北37°

方向，5km处

【解析】　如果取O点为坐标原点，东方为x轴正方向，北方为y轴正方向，则小船的位置坐标为（4km,3km）或x＝4km，y＝3km，小船虽然运动了7km，但在O点的观察员看来，它离自己的距离是

km＝5km,方向要用角度表示，sinθ＝

＝0.6，因此θ＝37°

，如图所示．故D正确．

物体能否看作质点的判断方法

任何物体都有其形状和大小，物体不同，所研究的问题不同，其形状和大小对研究结果的影响也不相同，如果物体的形状和大小对所研究问题的结果影响可以忽略，就可以将物体视为一个点——质点，这将给研究问题带来方便．

　（2015·

廊坊高一检测）下列情况中的运动物体，不能被看成质点的是（　　）

A．研究绕地球飞行时航天飞机的轨道

B．研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况

C．计算从北京开往广州的一列火车的运行时间

D．计算在传送带上输送的工件数量

【解析】　研究绕地球飞行时航天飞机的轨道不用考虑航天飞机的大小、形状，可以将航天飞机看成质点；

研究直升机的螺旋桨的转动情况需要考虑螺旋桨叶片的大小及不同部分的转动情况，此时直升机不能被看作质点；

火车长度相对北京离广州的距离可以忽略不计，计算从北京开往广州的运行时间时可以将其视为质点；

计算在传送带上输送的工件数量时不用考虑工件的大小、形状，可以将工件看成质点．故选项B符合题意．

——[先看名师指津]——————————————

关于物体能否看成质点的判断

1．判断依据：

一个物体能否看成质点，与物体的大小和形状无关，仅由研究问题的性质决定，当物体的大小和形状相对于研究的问题可以忽略时，物体可以看成质点，否则不能看成质点．

2．判断中的两个注意点：

（1）大物体有时也能看作质点，如研究地球绕太阳公转时，地球可看成质点；

小物体有时也不能看成质点，如研究电子绕原子核的运动时，原子不能看成质点．

（2）同一个物体有时可以看成质点，有时不能看成质点，如研究长跑运动员完成整个赛程的时间时，运动员可以看成质点，若研究运动员的动作时，则不能看成质点．

——[再演练应用]———————————————

可以把以下运动的人或物体看成质点的是（　　）

A．裁判眼中的体操运动员（正在体操比赛）

B．用力上抛一枚硬币，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上

C．研究地球上不同区域季节的变化

D．研究“神舟十号”飞船的轨道半径

【解析】　A选项，裁判关注的是体操运动员的动作完成情况，故不能把运动员看成质点；

B选项，分析硬币的正、反面，这与其本身的状态有关，故不可以把硬币看成质点；

C选项，地球在不同季节有着外观“形状”的变化，所以不能忽略其形状，故不能把它看成质点；

D选项，研究飞船的轨道半径时，可以把飞船看成质点．

课时作业

（一）

[全员参与·

基础练]

1．（2014·

天水高一检测）在研究物体的运动时，力学中引入“质点”的概念，从科学方法上来说属于（　　）

A．极限分析物理问题的方法

B．观察实验的方法

C．建立理想物理模型的方法

D．等效替代的方法

【解析】　质点的引入是抓住主要因素、忽略次要因素，是一种建立理想物理模型的方法．

2．关于机械运动和参考系，以下说法正确的是（　　）

A．研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系

B．由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系

C．一定要选固定不动的物体为参考系

D．研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系

【解析】　同一个物体的运动，选定不同的参考系，其运动形式是不一样的，故研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系，A对，B错．参考系的选取具有任意性，C、D错．

3．（2014·

咸阳高一检测）下列关于质点的说法中，正确的是（　　）

A．地球很大，一定不能看作质点

B．原子核很小，一定能看作质点

C．同一物体在不同的情况中，有时可看作质点，有时则不可看作质点

D．质点是一种理想化模型，无实际意义

【解析】　一个物体能否看作质点不是以其大小而论，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如无影响或影响可忽略，则该物体可以视为质点，否则不能视为质点，A、B错，C对．质点作为一种理想化模型，对物理研究非常有意义，D错．

4．关于参考系，下列说法正确的是（　　）

A．参考系必须是静止不动的物体

B．参考系必须是静止不动或正在做直线运动的物体

C．研究物体的运动，可选择不同的参考系，但选择不同的参考系观察结果是一样的

D．研究物体的运动，可选择不同的参考系，但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言，一般会出现不同的结果

【解析】　参考系的选取是任意的，A、B错误；

选择不同的参考系，对同一物体运动的描述一般是不同的，C错误、D正确．

5．（多选）（2014·

杭州高一检测）分析研究下列物体运动时，研究对象能看作质点的是（　　）

A．在空中沿曲线飞行的铅球

B．做花样溜冰的运动员

C．从斜面上滑下的物体

D．运动员发出的弧旋乒乓球

【解析】　铅球在掷出后要在空中飞出长长的弧线，铅球的大小尺寸和旋转情况，相对于这么长的弧线可以忽略不计，因而可以把这时的铅球当作质点．花样溜冰运动员的动作复杂，既有旋转又有平移，若对运动员的动作进行技术分析，显然不能把其视为质点．但若只研究运动员的滑行路线，则可以把其视为质点．从斜面上滑下的物体，其各部分的运动情况都相同，故可把物体看作质点．弧旋的乒乓球在转动，其各点的运动情况不同，因而不能把它看作质点．

【答案】　AC

6．（多选）为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽．这样，当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进．离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性．下列关于子弹运动的说法中正确的是（　　）

A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点

B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点

C．无论研究什么问题都可以把子弹看做质点

D．能否将子弹看做质点，取决于我们所研究的问题

【解析】　在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因而不可以把子弹看做质点；

但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可以忽略，可以看做质点，故选项B、D正确．

【答案】　BD

图1－1－7

7．2012年7月28日中国游泳运动员孙杨以3分40秒14的成绩摘得400米自由泳金牌，改写了中国男子泳坛奥运无金的历史，并打破奥运会纪录．

讨论并思考以下几种情况下，孙杨能不能被看成质点，从中体会质点模型的建立过程．

（1）裁判员在对孙杨在游泳过程中是否违规裁定时．

（2）教练员根据比赛录像纠正他的错误时．

（3）测量他的400m自由泳成绩时．

【解析】　

（1）

（2）两种情况中，裁判员在裁定孙杨是否违规及教练员根据比赛录像纠正他的错误时都要根据孙杨的游泳动作判断，所以都不能看成质点．

（3）由于孙杨的大小相对于400m来说，可以忽略不计，所以可以看成质点．

【答案】　

（1）不能看成质点　

（2）不能看成质点　（3）可以看成质点

8．一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表：

t/s

1

2

3

4

5

x/m

－4

－1

－7

（1）请在图1－1－8中的x轴上标出质点在各时刻的位置．

图1－1－8

（2）哪个时刻离开坐标原点最远？

有多远？

【解析】　

（1）根据质点在各个时刻对应的坐标位置标在坐标轴上，注意正负表示方向．

（2）矢量的正负号表示的是方向的含义，与大小无关，比较绝对值即可，x＝－7m时距离原点7m，最远．

【答案】　

（1）质点在各个时刻的位置分别为

（2）由图可知t＝4s时质点离开原点最远，有7m.

[超越自我·

提升练]

9．（多选）2013年6月11日，我国用长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞，将“神舟十号”飞船发射升空，之后经多次变轨与“天宫一号”目标飞行器在距地面343km高处成功交会对接，关于运载火箭或组合体可以看做质点的是（　　）

图1－1－9

A．火箭升空约150s时距地面高度52km

B．分析助推器与火箭的分离过程时

C．研究“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过程

D．“神舟十号”与“天宫一号”的组合体在距地面343km高处绕地球飞行

【解析】　确定火箭距地面的高度时，其形状和大小的影响可以忽略；

分析助推器与火箭的分离过程以及“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过程时，其形状和大小的影响不能忽略；

组合体在距地面343km高处绕地球飞行时，其形状和大小的影响可以忽略．应选A、D.

【答案】　AD

10