1. 质点 参考系 空间 时间教案评析

知识梳理

知识导学

1、

质点：不考虑物体的大小和形状，把物体简化成一个有质量的点，1、

质点是高中物理提出地第一个称为

。

2、

参考系：描述一个物体运动时，用来做

的另一个物体称为参考系。

（1）

描述同一物体的运动时，若以不同的物体作为参考系，观察的结果可能不同。

（2）

参考系的选取原则上是任意的，在实际问题中应以研究问题的方便、对运动的描述尽可能简单为原则。

（3）

在研究地面上的物体的运动时，通常取地面或相对于地面不动的物体做参考系。

3、

坐标系：在选定的参考系上建立适当的坐标系后，就能定量地描述物体地位置及位置的变化。

答案：1、质点；2、参考。

疑难突破

物体在什么条件下能看作质点？

疑难导析

各部分运动情况都相同的物体可理想模型，是研究物理问题地科学思维方法，我们在学习中，要逐步领悟质点的概念和分析，建立质点模型地研究过程。

2、

初中学习的参照物与参考系类似，但参考系是更为科学的定义。

3、

结合实际问题如何建立坐标系，如何选择坐标轴和正方向、如何选择坐标原点，是坐标系的一个实际应用问题。

质点是一种科学的抽象，是一种理想化的模型，是在研究物体运动时，看作质点，如沿斜面下滑的物块。

抓住主要因素，忽略次要因素，对实际问题的近似，在什么条件下物体可以看作质点呢？

（1）

当物体上各部分的运动情况都相同时，物体上任何一点的运动情况都能反映物体的运动，物体可看作质点。

（2）

物体的大小、形状对所研究的问题可以忽略不计的情况下，可以看作质点。

（3）

同一个物体在不同的问题中，有时可以看作质点，有时不能看作质点。

问题探究

1、在什么情况下物体才能被看作质点？试分析地球、火车、自行车的运动能否被看成质点。

探究：我们通过研究不同的问题来说明运动物体能否被看成质点。

地球：在研究地球绕太阳的公转问题时，因为地球和太阳之间的研究地球绕太阳公转时，地球的大小相对太阳到地球的距离可忽略，故可把地球看成质点。

对于同一个物体，有时可看成质点，有时不能看成质点，如研究北京开往上海的火车，在计算运行的时间时可忽略车长，把火车看成质点。但是同样这列火车，要计算它通过某座大桥所需要的时间时，不能把它看作质点。

问题导思

提示：

从以上分析可以看出，不论物体是大是小，也不论物体是平动还是转动，只有当研究物体的大

距离远大于地球的直径，地球的大小对其公转几乎没有影响，所以此时地球可看作质点；在研究地球的自转问题时，则不能看作质点，如果此时地球看作质点，就谈不上自转了。

火车：如果是求一列火车从上海到北京所用时间或运行的平均速度，火车的长度远小于两地的距离，所以能看作质点；如果是求一列火车过一座桥梁所用时间，因火车的长度与桥梁的长度可比拟，所以不能看作质点。

自行车：如果求自行车行驶的速度或通过两地所用时间则可以看作质点；如果研究自行车车轮上某一点的运动情况，则不能看作质点。

2、对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？

小、形状对所研究的问题没有影响或影响很小时，才能把物体看作质点。同样对于转动的物体，当我们研究的问题，转动对其无影响时，也可以把物体看成质点。例如研究地球的公转时，可以把物体看成质点。

探究：由于花样滑冰运动员并不是沿直线运动，而是在一平面内运动，

所以应建立二维直角坐标系。

典题精讲

例1、下列情况中的物体可以看作质点的是

A、

地面上放一只木箱，在上面的箱角处用水平力推它，当研究它是先滑动还是先翻转的时候

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

【思路解析】

木箱在水平力作用下是否翻转与力的作用点的位置有关，在这种情况下木箱是不能看作质点的。当研究木箱的水平方向上的平动的时候，木箱各点的运动情况是一致的，这时可以把木箱看作质点，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，不能把后轮看作质点；卫星绕地球转动时自身的形状和大小可以忽略不计，因此可以把它看作质点。

故正确答案为BD。

答案：BD

2、提示：

若物体沿一条直线运动，则建立一维坐标系；若在一平面内运动，则建立二维坐标系；若在空间内运动，则建立三维坐标系。

典题导考

【绿色通道】

实际物体可视为质点的条件：（1）物体的形状、大小对物体的运动影响可以忽略不计；（2）物体做平动；（3）物体虽然有转动，但因转动而引起的差异对所研究的问题不起主要作用。本题主要考察的是在什么情况下物体能够看作质点，什么情况下物体不能看作质点。

[典题变式] 1、在下列运动中，研究对象可当作质点的有

例2、甲、乙两人坐在同一辆沿平直公路行驶的汽车上，下列说法正确的是

A、

以乙为参考系，甲是静止的

B、

以地为参考系，甲是运动的

C、

以车为参考系，路边的树是运动的

D、

以车为参考系，树是静止的

【思路解析】

因为甲、乙两人有相同的运动状态，当甲以乙为参考系时它们之间的位置没有变动，故甲相对乙是静止的，所以A说法正确。汽车本身相对地面运动，故选地面为参考系时甲是运动的，所以B说法也是正确的。当选运动的汽车为参考系时，是假设汽车不动，则汽车周围的树木都向汽车运动方向相反的方向运动（即后退），所以C说法也是正确的，同时断定D说法是错误的。

故正确选项为A、B、C 【答案】A、B、C 例3、如图1.1－2所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点。由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程。

A、做花样溜冰的运动员

B、运行中的人造地球卫星

C、转动中的砂轮

D、沿斜面滑下的木块

答案：BD 【绿色通道】

描述物体是否运动首先要选择一个参考系，以此为标准来衡量物体是运动的还是静止的，参考系一旦选定，物体的运动情况也确定。

[典题变式] 2、诗句“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”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

【思路解析】

由图1.1－2知，A点坐标为x＝－3m，B点坐标为x＝2m，走过的路程s＝3m＋2m＝5m 【答案】

A点坐标为x＝－3m，B点坐标为x＝2m，s＝5m 【答案】A 【绿色通道】

建立坐标系确定物体的位置，首先要确定原点的位置及坐标轴的方向，再确定研究对象所处的坐标即可。

[典题变式] 3、为了确定平面上物体的位置，我们建立平面直角坐标系，如图1.1－3所示，以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，向东为正；沿南北方向为y轴，向北为正。图中A点的坐标如何表示？其含义是什

么？

答案：（3m，4m），表示A点在坐标原点东3m，北4m处。

自主广场

我夯基，我达标

1、

关于机械运动和参考系，以下说法不正确的是：

A、

一个物体相对于别的物体的位置变化，叫做机械运动

B、

不选定参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的

C、

参考系一定是不动的物体

D、

参考系是人们假定不动的物体

解析：物体的运动状态如何，都有相应的参考系，若无参考系，也就无法确定物体怎样运动。而参考系是假定不动的物体，一般说来，题目中描述的物体的运动，都是相对于参考系的运动，物体的运动状态和所选的参考系是同时存在于题目中的。

答案：C 2、

下列说法中正确的是

A、

被选作参考系的物体是假定不动的

B、

一乘客在车厢内走动的时候，他就说车是运动的

C、

研究地面上物体的运动，必须选取地面为参考系

D、

质点运动的轨迹是直线还是曲线，与参考系的选取有关

解析：宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中，被选作参考系的物体只是被假定不动，所以选项A正确。物体是运动还是静止，是相对于参考系而言的，在车厢内走动的人，在没有明确参考系之前就说车是运动的是错误的，所以选项B错。研究物体的运动时，参考系是可以任意选取的，所以选项C错。同一物体的运动，选择不同的参考系所观察到的轨迹不同，D正确。

本题考查了机械运动的常识。在研究物体是运动的还是静止的时，首先要选定参考系；参考系的选取原则时任意的；质点的运动轨迹，是以观察者看到的情况而定的。

答案：AD

3、

以下关于质点的说法中正确的是

A、

质量小的物体都能看成质点

B、

体积小的物体都能看成质点

C、

各部分运动状态完全一致的物体可视为质点

D、

某些情况下地球也可以看成质点

解析：能否将物体看作质点，取决于所研究的具体问题，而不是取决于这一物体的大小、形状及质量。只有当所研究的物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响很小，可以将其形状和大小忽略时，才能将物体看作质点。

同一物体，有时能被看作质点，有时不能被看作质点。

若物体各部分的运动状态完全一致，在研究物体的运动规律时，可以将物体看成质点。

4、

答案：CD在有云的夜晚，抬头望月，发现“月亮在白莲花般的云朵例穿行”，这是取的参考系是

A、月亮

B、云

C、地面

D、观察者

解析：月亮在云朵里穿行描述的是月亮相对云的运动，是以云朵为参考系。

答案：B 5、

两列火车平行地停在一个站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现一窗外的树木在向西运动，乙车内的乘客发现甲车仍然没有动，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、乙两车以相同的速度向东运动

解析：选择地面为参考系，树木和地面是连在一起的，树木相对地面静止。甲车内的乘客发现窗外的树木在向西运动，说明甲车在向东运动。乙车内乘客发现甲车均没动，说明乙车相对甲车静止，因而甲、乙两车的运动情况相同。由于以地面为参考系，甲车向东运动，所以乙车也相对地面向东运动。故正确选项为D。

答案：D 6、

下列物体或人能看成质点的是：

A、

在空中做各种翻腾动作的体操运动员

B、

研究足球能形成“香蕉球”的原因

C、

确定标枪从掷出到落地的水平距离

D、

记录万米赛跑运动员从起跑到冲线的时间

解析：物体是否能视为质点，不能仅仅以它的大小形状来确定，关键要看物体的大小形状对所研究的问题的影响大小。

选项A中的体操运动员在空中完成各种翻腾动作，充分展示其优美的身姿，故不能看成质点。

选项B中的足球之所以能形成“香蕉球”，是因为足球在空气中的旋转造成的。如果忽略足球大小，就没有旋转而言，也就形不成“香蕉球”。所以不能将形成“香蕉球”的足球看成质点。

选项C中，确定标枪的水平距离时，是测量从抛出点到枪尖落点的距离，这与标枪本身的长度无关。故可将标枪看作质点。

D选项中，记录万米赛跑运动员的成绩，这与运动员本身的身材及跑步动作均无关，故可将运动员视为质点。

答案：CD

我综合，我发展

7、

在研究下述运动时，能被看作质点的物体是

A、

内燃机汽缸内往复运动的活塞

B、

研究乒乓球的旋转效应

C、

研究火车从南京到上海所需要的时间

D、

研究一列火车通过南京长江大桥所需的时间

解析：活塞在汽缸中运动，研究对象是整个活塞，而活塞上各部分的运动情况相同，因此可以看成质点。

研究乒乓球的旋转效应，主要是研究旋转，因此不能看成质点。

火车从南京到上海的运动距离远大于火车的长度，因此车长对研究时间的影响很小，可以忽略不计，因此火车可看成质点。

研究火车通过长江大桥的时间时，车长不能忽略，因此火车不能看成质点。

答案：AC 8、甲、乙、丙三架观光电梯，甲中的乘客看到一高楼在向下运动；乙中乘客看到甲在向下运动；丙中乘客看到甲、乙都在向上运动，这三架电梯相对地面的可能的运动情况是

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、甲向上、乙向上、丙向上

解析：甲、乙、丙三个乘客均是以自己本身为参考系，甲看到高楼向下运动，说明甲是向上运动；乙看到甲向下运动，说明乙也向上运动，且比甲运动的快；丙看到甲、乙都向上运动，则丙可能向上运动（比甲、乙运动得慢）、向下或不动。

答案：BCD 9、田径场上，要描述百米赛跑运动员在运动中得位置，需建立什么样得坐标系？要描述800米赛运动员在运动中的位置，需建立什么样得坐标系？在足球场，要描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系？要描述足球的位置呢？

解析：百米赛运动员沿直线运动，故建立直线坐标系，800米赛，运动员在弯曲的跑道上运动，故建立平面坐标系；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，故建立空间坐标系。

答案：直线坐标系，平面坐标系，平面坐标系，空间坐标系。

我创新

我超越

10、一位电脑动画爱好者设计了一个“猫捉老鼠”的动画游戏，如图1.1－4所示，在一个边长为a的立方体木箱的一个顶角G上，老鼠从猫的爪间逃出，选择了一个较短的短线，沿着木箱的棱角奔向洞口，洞口出在方木箱的另一顶角A处。若老鼠在奔跑中保持速度大小v不变，并不重复跑过任一条棱边及不再回到G点。聪明的猫选择了一条最短的路线奔向洞口。（设猫和老鼠同时从G点出发），试分析猫奔跑的速度为多大时，猫恰好能在洞口再次捉住老鼠？

共同成长

合作共赢

描述物体的运动时，必须先确定好参考系（即假设为不动的物体）。现找三位同学甲、乙、丙，甲步行，乙骑自行车，丙乘坐小汽车，均沿相同的方向运动。运动过程中，甲、乙、丙三人分别以本身和另外两人为参考系，来观察另两人及本身的运动情况。

读书做人

发现源于观察

魏格纳有一次生病了，躺在医院里百无聊赖。病房里贴着一张世界地图，身为气象学家的他出于职业习惯便浏览起这张世界地图来。 突然，他发现一个奇怪的现象：巴西的版图凸出的部分，正好和非洲西南部版图凹进去的部分相吻合。这个发现让他欣喜若狂，因为当时学术界对大陆的形成学说一直没有定论，而这个发现如果能成立，那么必将是石破天惊。

出院后，魏格纳开始搜集有关大陆漂移学说的证据。他发现美洲的东西部和非洲的西部都有生活在27亿年前的蜥蜴化石，这有力地证明了非洲和美洲两个大陆曾经是连在一起的，板块漂移后，把它们的化石分别带走了，“大陆漂移说”的学说雏形由此产生。

思考：

（1）这个故事中说明了一个什么道理？

（2）物理是一门实验科学，实验中要注意发现那些过程中的细节，就要认真做好每一个实验，仔细观察实验现象，发现实验过程中遵循的物理规律。你有仔细观察的良好习惯吗？