第1节 运动、空间和时间

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知识梳理

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，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？

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，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？

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

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。

【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 知识导学

1、 质点是高中物理提出地第一个理想模型，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。

疑难导析

各部分运动情况都相同的物体可看作质点，如沿斜面下滑的物块。

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。

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

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

【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。