2019-2020學(xué)年高一上學(xué)期人教版物理必修一講義：第一章第1、2節(jié)質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系時(shí)間和位移要點(diǎn)梳理

1、質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系 時(shí)間和位移【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解并掌握質(zhì)點(diǎn)、參考系、時(shí)間和位移等基本概念2、清楚相似物理量之間的區(qū)別與聯(lián)系【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、質(zhì)點(diǎn)要點(diǎn)詮釋：1 .提出問(wèn)題嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星為立方體，兩側(cè)太陽(yáng)能電池帆板最大跨度達(dá)18.1m,重2350 kg,近觀相當(dāng)龐大， 但相對(duì)蒼茫宇宙空間又是如此渺小， 出現(xiàn)在指揮熒光屏上也僅是一個(gè)光點(diǎn)， 科學(xué)工作者在研究其運(yùn)行位置、飛行速度和軌道等問(wèn)題時(shí)，有沒(méi)有必要考慮其大小和形狀?（沒(méi)有必要）實(shí)際研究中會(huì)采取一種怎樣的科學(xué)模型呢?（質(zhì)點(diǎn)）2 .質(zhì)點(diǎn)定義：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn).物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小、形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)， 可視物

2、體為質(zhì)點(diǎn)如：地球很大，但地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，地球的大小就變成次要因素，我們完全可以把地球當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)看待當(dāng)然， 在研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)， 就不能把地球看成質(zhì)點(diǎn)了研究火車從北京到上海的運(yùn)動(dòng)時(shí)可以把火車視為質(zhì)點(diǎn)，但研究火車過(guò)橋的時(shí)間時(shí)就不能把火車看成質(zhì)點(diǎn)了當(dāng)研究的問(wèn)題不明確時(shí)， 可遵循分析問(wèn)題的習(xí)慣： 一般來(lái)說(shuō)當(dāng)物體上各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況都相同時(shí)，可用物體上 個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)， 研究其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)時(shí)， 可將它視為質(zhì)點(diǎn)； 做轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，當(dāng)研究其細(xì)微特征時(shí)不能將其視為質(zhì)點(diǎn)；但是當(dāng)物體有轉(zhuǎn)動(dòng)，且因轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的差異對(duì)研究問(wèn)題的影響忽略時(shí)，物體也可視為質(zhì)點(diǎn)此外物體的大小不是判斷物體能否作為質(zhì)點(diǎn)的依據(jù)質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想模

3、型，要區(qū)別于幾何學(xué)中的點(diǎn).3 .質(zhì)點(diǎn)的物理意義實(shí)際存在的物體都有一定的形狀和大小， 有質(zhì)量而無(wú)大小的點(diǎn)是不存在的， 那么定義和研究質(zhì)點(diǎn)的意義何在?質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想的物理模型，盡管不是實(shí)際存在的物體，但它是實(shí)際物體的一種近似，是為了研究問(wèn)題的方便而進(jìn)行的科學(xué)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，使所研究的復(fù)雜問(wèn)題得到了簡(jiǎn)化在物理學(xué)的研究中， “理想模型 ”的建立，具有十分重要的意義引入 “理想模型 ”，可以使問(wèn)題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生大的偏差， 在現(xiàn)實(shí)世界中， 有許多實(shí)際的事物與這種 “理想模型 ”十分接近，在一定條件下，作為一種近似，可以把實(shí)際事物當(dāng)作 “理想

4、模型 ”來(lái)處理，即可以將研究 “理想模型 ”的結(jié)果直接地應(yīng)用于實(shí)際事物 例如： 在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于地球的直徑（約1.3 x 14km）比地球和太陽(yáng)之間的距離（約1.5 xf0m）小得多，地球上各點(diǎn)相對(duì)于太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以看做是相同的， 即地球的形狀、 大小可以忽略不計(jì)， 在這種情況下，就可以直接把地球當(dāng)作一個(gè) “質(zhì)點(diǎn) ”來(lái)處理要點(diǎn)二、參考系要點(diǎn)詮釋：1 .提出問(wèn)題坐船在河中旅行的人觀看兩岸的風(fēng)景時(shí)，常有 看山恰似走來(lái)迎”的感覺(jué)，而變換一下目光，又感到 仔細(xì)看山山不動(dòng)”，同是那一座山，為什么有時(shí)感覺(jué)它是動(dòng)的而有時(shí)卻感覺(jué)它是 靜止不動(dòng)的呢？平常我們認(rèn)為坐在屋子里的人是不動(dòng)的，而毛澤東卻

5、有詩(shī)日：坐地日行八萬(wàn)里”，這又是怎么回事呢？其實(shí)，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先要選定某個(gè)其他物體來(lái)作參考.2 .參考系定義：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的某個(gè)物體叫參考系.物體的運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)參考系而言的，這是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性. 一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)， 怎樣運(yùn)動(dòng)，決定于它相對(duì)于所選的參考系的位置是否變化、怎樣變化.同一物體，選取不同的參考 系，其運(yùn)動(dòng)情況可能不同，如：路邊的樹(shù)木，若以地面為參考系是靜止的，若以行駛的汽車為參考系，樹(shù)木是運(yùn)動(dòng)的，這就是我們坐在車?yán)锴斑M(jìn)時(shí)感到樹(shù)木往后倒退的原因.看山恰似走來(lái)迎”是以船為參考系， 仔細(xì)看山山不動(dòng)”是以河岸為參考系. 坐地日行八萬(wàn)里”是以 地心為參考系

6、，因?yàn)槿穗S地球自轉(zhuǎn)，而地球周長(zhǎng)約八萬(wàn)里.參考系的選擇是任意的，但應(yīng)以觀測(cè)方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則.研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選地面為參考系.要點(diǎn)三、坐標(biāo)系要點(diǎn)詮釋：1 .提出問(wèn)題對(duì)于在平面上運(yùn)動(dòng)的物體，例如在做花樣滑冰的運(yùn)動(dòng)員，要描述他的位置，你認(rèn)為應(yīng)該 怎樣做呢？當(dāng)然是建立平面直角坐標(biāo)系.2 .坐標(biāo)系要準(zhǔn)確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系.如果物體沿直線運(yùn)動(dòng)，可以以這條直線為 x軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、 正方向和單位長(zhǎng)度，就建立了直線坐標(biāo)系.物體在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以建立二維平面直角坐標(biāo)系.空間內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)， 可建立三維的空間直角坐標(biāo)系.例如：描述高空中飛行的飛機(jī)時(shí)可建立三維的

7、空間坐標(biāo)系.如圖所示為三種不同的坐標(biāo)系，其中：(A)中M點(diǎn)位置坐標(biāo)為x= 2m； (B)中N點(diǎn)位置坐標(biāo)為 x= 3m, y=4m； (C)中P點(diǎn)位置坐標(biāo)為 x= 2m, y=3m, z= 0m.M-11tl_-2 *1 0 I 2 3 4 x/m(A)宜跳坐標(biāo)系*加y/m(R)平面坐標(biāo)系(C)空間坐標(biāo)系要點(diǎn)四、時(shí)刻和時(shí)間間隔要點(diǎn)詮釋：1 .提出問(wèn)題生活中經(jīng)常用到 時(shí)間”一詞，如：火車到站時(shí)間是12時(shí)45分，開(kāi)出時(shí)間是12時(shí)50分, 在本站停留時(shí)間是 5分鐘，前兩句話中的 時(shí)間”與第三句話中的 時(shí)間”的含義是否相同，如 何區(qū)分？平常所說(shuō)的 時(shí)間”，有時(shí)指時(shí)刻，有時(shí)指時(shí)間間隔，如前述三句話中前兩個(gè)

8、時(shí)間”都是指時(shí)刻，第三個(gè) 時(shí)間”指時(shí)間間隔.特別注意：我們?cè)谌粘Ｉ钪兴f(shuō)的時(shí)間可能是指時(shí)間間隔也可能指時(shí)刻.在物理中兩 者物理意義不同，必須嚴(yán)格區(qū)分，物理學(xué)中說(shuō)的時(shí)間指的是時(shí)間間隔.2 .時(shí)間軸上的表示在時(shí)間軸上，時(shí)刻表示一個(gè)點(diǎn)，時(shí)間表示一段線段如圖所示，03表示3s的時(shí)間，即前3s； 23表示第3s,是1s的時(shí)間.不管是前 3s,還是第3s,都是指時(shí)間.“7所對(duì)應(yīng)的 刻度線記為7s末，也為8s初，是時(shí)刻.II5 W 內(nèi)廣前3個(gè)：11 i j. -01 2345678 r/s. L;第;第;：ls! !3a!h p i a【注意】ns末、ns初是指時(shí)刻，第 ns內(nèi)是指1s的時(shí)間，第ns末與第

9、（n+1）s初指的是 同一時(shí)刻.3 .時(shí)刻與時(shí)間的區(qū)別與聯(lián)系時(shí)刻1時(shí)間區(qū) 別時(shí)刻才H瞬時(shí)，對(duì)應(yīng)于物體所處的位置在時(shí)間軸上用一個(gè)點(diǎn)表示只有先與后、早與遲的區(qū)分，沒(méi)有長(zhǎng)短之分時(shí)間指兩時(shí)刻之間的間隔，對(duì)應(yīng)于物體的一段路程或位移在時(shí)間軸上，用一段線段表示只有長(zhǎng)短之分，無(wú)先后、遲早的區(qū)別聯(lián) 系兩個(gè)時(shí)刻的間隔即為時(shí)間，即4t=t2t1時(shí)間軸上的兩個(gè)點(diǎn)無(wú)限靠近時(shí)，它們間的時(shí)間間隔就會(huì)趨近于零，時(shí)間間隔就趨近于時(shí)刻了時(shí)間間隔能夠展示物體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)過(guò)程，好比是一段錄像；時(shí)刻可以顯示物體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)瞬間，好比是一張照片，即由一個(gè)一個(gè)連續(xù)的照片可以組成錄像，一系列連續(xù)時(shí)刻的積累便構(gòu)成時(shí)間4 .時(shí)間的測(cè)量時(shí)間的單位有秒

10、、分鐘、小時(shí)，符號(hào)分別是s、min、h.生活中用各種鐘表來(lái)計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室里和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上常用停表來(lái)測(cè)量時(shí)間，若要比較精確地研究物體的運(yùn)動(dòng)情況，有時(shí)需要測(cè)量和記錄很短的時(shí)間，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室中常用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器來(lái)完成.要點(diǎn)五、路程和位移要點(diǎn)詮釋：1 .提出問(wèn)題登泰山時(shí)從山門(mén)處到中天門(mén)，可以坐車沿盤(pán)山公路上去，也可以通過(guò)索道坐纜車上去， 還可以沿山間小路爬上去，三種登山的路徑不同， 游客體會(huì)到的登山樂(lè)趣也不同，但他們的位置變化卻是相同的，可見(jiàn)物體運(yùn)動(dòng)的路徑與其位置變化并不是一回事.2 .路程：質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，路程只有大小，其單位就是長(zhǎng)度的單位.3 .位移：從初位置到末位置的有向線段.

11、線段的長(zhǎng)度表示位移的大小，有向線段的指向 表示位移的方向.4 .位移與路程的區(qū)別和聯(lián)系位移是描述質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量，既有大小又有方向，是矢量，是從起點(diǎn)A指向終點(diǎn)B的有向線段，有向線段的長(zhǎng)度表示位移的大小， 有向線段的方向表示位移的方向， 位 移通常用字母"x表示，它是一個(gè)與路徑無(wú)關(guān)，僅由初、末位置決定的物理量.路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，它是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向.路程的大小與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)，但它不能描述質(zhì)點(diǎn)位置的變化.例如，質(zhì)點(diǎn)環(huán)繞一周又回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)， 它的 路程不為零，但其位置沒(méi)有改變，因而其位移為零.由于位移是矢量， 而路程是標(biāo)量，所以位移不可能和路程相等； 但位移的大小

12、有可能 和路程相等，只有質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移的大小才等于路程，否則，路程總是大于位移的大小.在任何情況下，路程都不可能小于位移的大小.在規(guī)定正方向的情況下，與正方向相同的位移取正值，與正方向相反的位移取負(fù)值, 位移的正負(fù)不表示大小，僅表示方向，比較兩個(gè)位移大小時(shí)，只比較兩個(gè)位移的絕對(duì)值.位移與路程的區(qū)別與聯(lián)系可列表如下:項(xiàng)目位移路程區(qū) 別定義物體空間位直變化的大小和方向物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度方向性是矢量,有大小和方向(2)由起始位置到末位置的方向?yàn)槲灰频姆较蜻@一矢量線段的長(zhǎng)為位移的大小(24)遵循平行四邊形定則(第三章學(xué)習(xí))(1)是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向(2)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，即為路程的

13、大小(3)遵從算術(shù)法則圖示(曲線 運(yùn)動(dòng))物體由A點(diǎn)到B點(diǎn)有向線段的大小和方向表示 質(zhì)點(diǎn)的位移&X物體由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，弧AB軌跡的長(zhǎng) 度即為質(zhì)點(diǎn)的路程聯(lián)系都是長(zhǎng)度單位，國(guó)際單位都是米(m)都是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量對(duì)于單向直線運(yùn)動(dòng)來(lái)講，位移的大小與路程相等要點(diǎn)六、標(biāo)量和矢量的區(qū)別要點(diǎn)詮釋：1 .標(biāo)量：只有大小沒(méi)有方向的量.如：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、路程、溫度、能量等運(yùn)算遵 從算術(shù)法則.2 .矢量：有大小也有方向，求和運(yùn)算遵循平行四邊形定則的量.如：力、速度等.運(yùn)算 法則和標(biāo)量不同，我們?cè)谝院髸?huì)學(xué)習(xí)到.3 .對(duì)矢量概念的理解：矢量可用帶箭頭的線段表示，線段的長(zhǎng)短表示矢量的大小，箭頭的指向表示矢量的方 同一直線上的矢量，可在數(shù)值前加上正、負(fù)號(hào)表示矢量的方向，正號(hào)表示矢量方向與規(guī)定正方向相同，負(fù)號(hào)表示矢量方向與規(guī)定正方向相反，加上正、負(fù)號(hào)后，同一直線上的矢量運(yùn)算可簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算.矢量前的正、負(fù)號(hào)只表示方向，不表示大小，矢量大小的比較實(shí)際上是矢量絕對(duì)值的 比較.如前一段時(shí)間位移為2m,后一段時(shí)間位移為-3m,則后一段時(shí)間物體的位移大.要點(diǎn)七、做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的位置與位移的關(guān)系要點(diǎn)詮釋：如果物體做直線運(yùn)動(dòng)， 沿這條直線建立坐標(biāo)軸， 則運(yùn)動(dòng)中