2021学年1 质点 参考系和坐标系课文配套课件ppt

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本章综述机械运动的基本特征是空间位置随时间发生变化，所以研究机械运动的基本方法也就是从空间和时间两个角度进行．研究一种物理现象总是先从现象的描述入手，作为研究物体机械运动规律的第一章主要从四个角度介绍了描述机械运动的相关基本概念：一是从运动的研究方法，介绍了质点、参考系和坐标系；
本章教材分析对应学生用书P1
二是从运动的空间延伸，介绍了位移和路程；三是从运动的过程持续，介绍了时刻和时间间隔；四是从运动的状态及变化，介绍了速度和加速度．本章还要学习实验器材的使用方法和实验数据的处理方法，不涉及具体规律的研究．
本章内容可分为两个单元：第一单元(第1节)介绍质点及参考系的概念，介绍如何描述位置的变动；第二单元(2～5节)介绍描述机械运动状态的物理量以及如何用实验手段了解物体的运动情况，用图象描述运动．
主要内容、课标要求、重点、难点及关键
本章讲述的是运动的基本概念，是运动学习的起点，看来简单，却意味深长，它通过物理定义来说明运动的相对性、运动的定位、运动的快慢、运动的改变等等．准确透彻地理解本章的基本概念才能对下一章将学习的运动规律运用自如．
学习方法指导对应学生用书P1
1．学习运动的概念，应当根据描述运动规律的实际需要来理解，才能理解概念的实质．例如：描述物体什么时候在什么地方，就是要确定物体的位置，把物体简化为一个点后就很容易确定它的位置，因此引出质点的概念．要知道位置的变化，就需要引出位移的概念．要知道物体运动轨迹的长度，需要引出路程这个概念．要确定什么时候，需要区别时间与时刻的概念．要知道物体运动的快慢，需要定义速度的概念，要描述速度变化的规律，需要加速度的概念．
2．不仅要理解概念，更要掌握概念定义中体现的物理思想方法：(1)理想模型法：质点是一种理想化的模型，在实际生活中是并不存在的，但当许多物体的实际大小和形状与所研究的问题无关时，物体可被视为质点．如我们在研究地球绕太阳公转时，由于地球的大小相对地球和太阳之间的距离而言，是非常小的，所以地球就可以被看做是一个质点．
(2)图象法：为了便于直观、形象地表达某种规律，往往要采用画图象的方法去处理，如用时间轴表示时间和时刻的区别．处理图象的问题，关键要理解图象中点、线、面所代表的物理意义，从而得出图象的含义．
第一节 质点 参考系和坐标系
知识与技能1．知道参考系的概念，知道对同一物体选择不同的参考系时观察的结果可能不同，日常生活中通常选地面或在地面上不动的物体为参考系；2．知道为了定量描述物体的位置和位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系；3．理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道在什么情况下可以把物体看做质点，知道科学抽象是一种普遍的研究方法．
课堂三维目标对应学生用书P1
过程与方法1．通过研究物体的运动规律，感知物体的运动需要选择参考系；2．了解物体是运动的还是静止的与选择的参考系有关；3．通过探究物体上各点的运动可能不同，从而建立起理想的模型，得出质点的概念，这是一种重要的科学研究方法．
情感态度与价值观通过教学活动激发学生观察周围现象的兴趣，努力发现物理规律，产生乐于探索自然现象的情感．
如下图所示，静坐在汽车里的乘客，司机说他静止没动，路旁的孩子赞叹他前进得真快．一个说他静止，一个说他运动，谁说的对呢？通过这节课的学习，我们就能解决这个问题了．
教材知识精讲对应学生用书P2
1．定义用来代替物体的有质量而不考虑大小和形状的点叫做质点．2．物体能被看做质点的条件质点是一种科学的抽象，是一种理想化的模型，在研究物体的运动时．当物体的形状和大小在研究问题过程中可忽略不计时就可以看成质点．
3．质点的物理意义质点是理想化的物理模型．质点是在研究物体的运动时，在某些情况下为使问题简化，不考虑物体的大小和形状，突出物体具有质量这一要素而引入的理想模型．
辨析比较：质点与物体的异同质点是一个理想模型，没有体积大小，没有形状，也不是几何上的“点”，是一个与物体质量相等、不占空间的抽象模型．物体是一种实际的物质，有质量也有体积、形状，占据空间．
4．物体可视为质点的情况主要有以下三种：(1)做平动的物体可视为质点．如从斜面上滑下来的木块．(2)物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体视为质点．如汽车在运行时，虽然车轮转动，但我们研究的是车辆整体的运动快慢，这时可将汽车视为质点．(3)问题所涉及的空间位移远远大于物体本身的大小时，通常物体自身的大小可以忽略不计，这时可将物体视为质点．
特别提醒：(1)并不是只有很小的物体才能被看做质点，也不是很大的物体就一定不能被看做质点，关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素．(2)对于同一物体，能否将其看做质点要视研究的问题而定，例如研究地球的自转时，不可以视地球为质点，研究地球的公转时，就可以视地球为质点．
1．定义：描述物体的运动时，用来作参考的另外的物体．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．
3．选择参考系的原则：参考系的选取是任意的，但应使运动的描述尽可能简单、方便．一般来说，研究地面上物体的运动时，取地面为参考系．
特别提醒：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了意义．参考系的选择是研究运动的前提基础，是一项基本技能．
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．
(2)二维坐标系(平面直角坐标系)：适用于质点在平面内做曲线运动．例如：运动员推铅球，以铅球离手时的位置为坐标原点，沿铅球初速方向建立x轴．竖直向下建立y轴，铅球的坐标为铅球离开手后的水平距离和竖直距离．(3)三维坐标系(空间直角坐标系)：适用于物体在三维空间的运动．例如：篮球在空中的运动．
特别提醒：(1)画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度．(2)位置坐标的意义：正负表示方向，数值表示距坐标原点的距离．
例1下面是关于质点的一些说明，其中正确的有(　　)A．体操运动员在做单臂大回环时，可以视为质点B．研究地球的公转时，可以把地球看成质点C．研究地球的自转时，可以把地球看成质点D．细胞很小，可以把它看成质点答案：B
解题方法指导对应学生用书P2
解析：对于体操运动员，人们欣赏和裁判判分的主要依据是运动员的动作，故不能视为质点；研究地球公转时，地球的直径相对地球和太阳间的距离来说可忽略不计，故可视为质点；研究地球的自转时，地球本身的大小不能忽略，故不能视为质点；细胞虽小，但对所研究的问题，其大小或形状不一定能忽略，故不一定能看成质点．
规律总结：分析物体是否可视为质点的步骤为：(1)明确研究对象；(2)搞清楚研究对象所处的问题情景；(3)在所处的问题情景中，看物体的大小和形状是否为次要因素，若为次要因素则物体可看做质点，否则物体不能看做质点．
变式训练1　下列情况中的物体可以看做质点的是(　　)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．上述木箱，在外力作用下在水平面上沿直线运动时C．对于汽车的后轮，在研究车牵引力的来源时D．人造地球卫星，在研究其绕地球运动时
分析：本题主要考查对于质点模型的理解能力以及分析判断能力．可以结合物体的实际运动，分析物体的大小、形状等因素是否影响我们对问题的研究，从而判断出物体能否被当作质点来处理．答案：BD
解析：木箱在水平力作用下是否翻转与力的作用点有关，在这种情况下木箱是不能看做质点的．当研究木箱在水平方向上的平动的时候，木箱各点的运动情况是一致的，这时可以把木箱看做质点．汽车牵引力的来源与后轮的转动有关，在研究牵引力的来源时，不能把后轮看做质点．卫星绕地球转动时，自身的形状和大小可以忽略不计，因此可以把它看做质点．故正确选项为B、D.
例2两列火车平行地停在一站台上，经过一段时间，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍然没有运动．如以地面为参考系，上述事实说明(　　)A．甲车向东运动，乙车不动B．乙车向东运动，甲车不动C．甲车向西运动，乙车向东运动D．甲、乙两车以相同速度向东运动答案：D
解析：树木是相对地面静止的．甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，说明甲车在向东运动．乙车内的乘客发现甲车仍没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面向东运动．所以乙车也相对地面向东运动．故应选D项．
规律总结：参考系问题一般有两类：一是已知参考系来确定物体的运动．对这类问题要明确所研究的物体相对于参考系的位置是如何变动的，从而确定其运动；二是已知物体的运动来确定所选参考系．对于第二类问题的求解要把握好以下几个方面：(1)明确研究对象；(2)搞清楚其所处的运动状态；(3)根据运动状态分析来确定所选参考系．
变式训练2　在电视连续剧《西游记》里，常常有孙悟空“腾云驾雾”的镜头．这通常是采用“背景拍摄法”：让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效果；摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头．放映时，观众就感受到“孙悟空”在“腾云驾雾”．这时，观众所选的参考系是(　　)A．“孙悟空”　　　　　　B．平台C．飘动的白云 D．烟雾答案：C
解析：在放映时，观众所看到的“孙悟空”在“腾云驾雾”是以飘动的白云为参考系来判断“孙悟空”的运动的．选项C正确．
例3小明所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走120m，再向东走40m就到了他所在的教室，请你画出他的教室所在的位置．
解析：选校门口为坐标系原点，x轴正方向表示向东，y轴正方向表示向北，以1厘米长的线段表示40m，建立坐标系，如上图所示．
规律总结：这是一道用基础知识解决实际问题的试题，建立坐标系可以准确描述物体的位置，建立坐标系要注意：(1)确定合适的坐标原点，坐标原点的确定视描述物体的位置的方便而定．(2)确定合适的坐标系类型，如物体在平面内运动，则需建立平面直角坐标系．(3)确定合适的标度，如选择1厘米的线段代表10米，各坐标轴最好选相同的标度．当然，在某些特殊情况下，各坐标轴也可以选不同的标度，以便于描述物体的位置．
变式训练3　一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表：(1)请在图中的x轴上标出质点在各时刻的位置．
(2)哪个时刻离开坐标原点最远？有多远？答案：(1)如下图所示　(2)4s末　7m
解析：(1)以运动路径所在的直线为x轴，标出各时刻质点的位置坐标如上图所示．(2)由图可知第4s末质点离开坐标原点最远，有7m.
一、机械运动1．________是古希腊杰出的科学家、哲学家，形式逻辑学的________人．2．物体的运动形式是多种多样的，最简单的运动是物体的________随时间的变化，这种运动叫做________，简称运动．
课堂巩固训练对应学生用书P3
二、物体和质点3．在某些情况下，可以不考虑物体的________和________．这时，我们突出“________”这一要素，把它简化为一个________的点，称为质点．4．在物理学中，突出问题的________，忽略次要因素，建立________的“________”，并将其作为________，是经常采用的一种科学研究方法．
三、参考系5．在描述某一物体的运动时，选来作为__________的物体，叫做参考系．
四、坐标系6．一般说来，为了________地描述物体的________及________，需要在参考系上建立适当的坐标系．
自主校对：一、1.亚里士多德　创始　2.空间位置　机械运动二、3.大小　形状　质量　有质量　4.主要因素　理想化　物理模型　研究对象三、5.参考四、6.定量　位置　位置变化
1．关于质点，下列说法正确的是(　　)A．质点一定是体积、质量极小的物体B．计算火车过桥时所用时间，火车可当成质点C．虽然地球很大，且有自转，但研究地球环绕太阳公转时仍可视为质点D．运动员在百米赛跑时不可视为质点，在马拉松比赛时可视为质点答案：CD
解析：只要物体的大小对研究的问题影响可忽略不计，物体就可看成质点，A错C对；火车长度与桥长比较不可忽略，B错；对百米赛跑而言，人体宽度不能忽略，对长达几十千米的马拉松长跑人体宽度可忽略，D对．
2．关于参考系的选择，以下说法中正确的是(　　)A．参考系必须是静止不动的物体B．任何物体都可以被选为参考系C．参考系就是地面D．参考系必须是和地面连在一起的物体答案：B
解析：参考系的选择是任意的，既可以是相对地面静止的物体，又可以是相对地面运动的物体．当选定某物体为参考系时，我们假定该物体是静止的，但并不表示该物体是静止不动的．
3．一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m处被接住．坐标原点在抛出点正下方2m处，选向下方向为坐标轴的正方向．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,1mC．4m,0m,1mD．－4m,0m，－lm答案：B
解析：按要求建立坐标系后，先确定相应点到原点的距离，再判断相应点在正半轴还是负半轴，最后确定对应点的坐标．
4．以某十字路口的交通岗亭为坐标原点，向东为x轴正方向，向南为y轴正方向，画出坐标系描述坐标为(－60m,80m)的建筑物相对交通岗亭的位置，并求该建筑物距岗亭的距离．
答案：见上图，100m.解析：二维坐标系的坐标值顺序为x坐标、y坐标，故该建筑物的坐标x＝－60m、y＝80m，该建筑物位于交通岗亭西60m、南80m处，即先向西走60m，再向南走80m即到该建筑物．由勾股定理可知该建筑物距交通岗亭100m.
飞行的孙悟空是怎样拍摄的《西游记》是大家比较熟悉和喜欢的电视剧，其中孙悟空给人们留下美好的印象，但是善于思考的观众一定会问，孙悟空的“腾云驾雾”是怎样拍摄出来的？如果我们坐在封闭的火车车厢里，那么我们将无法知道火车究竟是静止还是匀速行驶的，只有拉开窗帘，看到铁轨附近的树木、树桩等参考系时，根据它们的位置是否发生变化，才能判断出来．