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物理人教版·必修1

物

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目 课时1 质点

录参考系和坐标第

课时13 弹力 课时14 摩擦力 课时15 力的合成 课时16 力的分解 课时17 探究弹力与弹簧伸长的关系 课时18 验证力的平行四边形定则 课时19 《相互作用》单元小结 课时20 牛顿第一定律 课时21 实验：探究加速度与力、质量 的关系 课时22 牛顿第二定律 课时23 力学单位制 课时24 牛顿第三定律 课时25 用牛顿定律解决问题(一) 课时26 用牛顿定律解决问题(二) 课时27 《牛顿运动定律》单元小结

课时2 时间和位移 课时3 运动快慢的描述——速度 课时4 实验：用打点计时器测速度 课时5 速度变化快慢的描述——加速度 课时6 《运动的描述》单元小结 课时7 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课时8 匀变速直线运动的速度与时间的关系 课时9 匀变速直线运动的位移与时间的关系 匀变速直线运动的速度与速度的关系 课时10 自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究 课时11 《匀变速直线运动的研究》单元小结 课时12 重力 基本相互作用

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课时1 质点课前导航

参考系和坐标系

我国是文明古国，对运动早就有研究.早在汉代成书的 《尚书纬· 考灵曜》中就有这样的记载：“地恒动不止，而人 不知。譬如人在大舟中，闭牖 ( 窗户 ) 而坐，舟行而人不觉 也。” 毛泽东同志的诗中也有一名句：“坐地日行八万里，巡 天遥看一千河。” 请你思考： 1.选什么物体为参考系，才能说“地恒动不止”? 2.“日行八万里”的地球可否视为质点？ 3.有一个成语叫做“刻舟求剑”,如果说刻舟求剑者的 错误在于错选了参照系，你同意这种看法吗？

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基础梳理

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知识精析一、理想化模型 1 .理想化模型是为了使研究的问题得以简化或研究问 题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在. 2 .理想化模型是以研究目的为出发点，突出问题的主

要因素，忽略次要因素而建立的物理模型.3 .理想化模型是在一定程度和范围内对客观存在的复 杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方

法.二、质点 1 .质点的特点：具有质量，占有位置，无体积和形状， 是一个理想化的物理模型，实际上并不存在.

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2.物体能否看做质点的几种情况 (1)平动的物体因各部分运动情况相同，一般可以看做质 点. (2)物体有转动，但物体的转动不是我们所要研究的主要 问题，物体本身的形

状和大小已变成了次要因素时可以看做 质点.如研究地球绕太阳的公转规律时，地球的大小就变成 次要因素，可以不考虑，此时地球就可以看做质点. 转动的物体在研究其转动的规律时不能看成质点.如研 究地球自转时，地球的大小和形状就是影响研究问题的重要 因素了，因此就不能再把地球看做质点了. (3)物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不 能把物体看做质点，如研究火车过桥的时间时就不能把火车 看做质点.

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三、参考系 1.选择参考系的意义

要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系，对于同一个运动，如果选不同的物体作参考系，观察到的运动情况 可能不相同.

例如：甲、乙两辆汽车由西向东沿同一直线以15 m/s 的相同速度行驶着.若两车都以路边的树木作为参考系，则两 车都是以15 m/s的速度向东行驶；若以其中任意一辆车为参 考系，则另一辆是静止的. 2.选择参考系的原则 (1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系 统来决定.

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例如研究火车上物体的运动情况时，一般选取火车作为 参考系；研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面不 动的物体作为参考系，这时，参考系常可以略去不提，如 “汽车运动了”,就不必说成“汽车相对地面运动了”. (2)参考系的选取可以是任意的 . 在实际问题中 , 参考系的 选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则. 四、坐标系 1.建立坐标系的物理意义 为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考 系上建立适当的坐标系. 2.坐标系的种类及特点 (1)直线坐标系：以某一点为原点，规定单位(有时是长 度，有时是时间，也可能是其他物理量)、正方向或变化方向 的意义.

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(2)平面坐标系：物体在某一平面内运动时需建立平面坐 标系.如图 1 - 1 所示，在图甲中， a 、 b 、 c 三点有相同的横 坐标，在图乙中，A、B、C三点有相同的纵坐标，由此可以 发现：如果仅仅确定某点的横坐标或纵坐标，该点的位置并 不能唯一确定，如果同时确定某点的横坐标和纵坐标，则该 点的位置唯一确定.

图1-1(3) 多维坐标系(如三维立体空间坐标系):物体的运动不在 同一平面内时，可以建立多维坐标系.

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方法指导一、理解质点 例1 2008年8月16日，牙买加运动员博尔特在北京奥运会 上以 9 秒 69 打破男子百米跑世界纪录，再创速度极限.下列 说法正确的是( ) A.在博尔特的100米飞奔中，可以将他看做质点 B.教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点 C

.无论研究什么问题，均不能把博尔特看做质点 D.是否能将博尔特看作质点,决定于我们所研究的问题

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解析 在博尔特的100米飞奔中，我们关心的是他的名次， 无需关注其动作的细节，可看做质点.教练为了分析其动作 要领时，如果作为质点，则其摆臂、提腿等动作细节将被掩 盖，无法研究，所以就不能看做质点. 答案 AD 点评 (1)不能以质量和体积的大小来断定能否将一个物体 看做质点，关键是物体自身因素 ( 如大小和形状 )对我们所研 究问题的影响程度. (2)平动的物体一般可以视为质点，平动的物体是指物体 上各个点的运动情况都完全相同的物体.这样，物体上任一 点的运动情况与整个物体的运动情况相同，可用一个质点来 代替整个物体.但研究物体的转动时，不能把物体视为质 点.

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二、参考系与相对运动问题 例2 甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看见高楼在向 下运动；乙中乘客看见甲在向下运动；丙中乘客看见甲、乙 都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况可能是( ) 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，丙也向上，但比甲、乙都慢 解析 电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自 己所乘的电梯为参考系.甲中乘客看见高楼向下运动，说明 甲相对于地面一定在向上运动.同理，乙相对甲在向上运动， 说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快.丙电梯 无论是静止，还是在向下运动，或以比甲、乙都慢的速度在 向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到它们是在向上 运动.

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答案 BCD 点评 要准确地描述物体的运动，参考系的选取非常关 键.如在本题中，甲中乘客在观察高楼的运动时，是以自己 所乘的电梯为参考系.若以地面为参考系，高楼是静止的. 变式训练1 我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考 系.下列说法正确的是( ) A.我们说“太阳东升西落”,是以地球为参考系的 B.我们说“地球围绕太阳转”,是以地球为参考系的 C.我们说“同步卫星在高空静止不动”,是以太阳为 参考系的

D.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面 向他飞奔而来，乘客是以火车为参考系的

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解析 “太阳东升西落”是相对于我们居住的地球而言， 是以地球为参考系的，所以选项 A正确； “地球围绕太阳转 ” 是以太阳为参考系的，所以选项 B错误； “ 同步卫星在高空 静止不动”是相对于地球而言的，是以地球为参考系的，所 以选项

C错误；火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎 面向他飞奔而来，是以火车或他自己为参考系的，所以选项 D正确. 答案 AD 例3 为了确定一辆行驶在北京长安街上的汽车的位置， 我们可以取x轴表示长安街的东西方向，x轴的正方向指向东， 并且取天安门前的旗杆作为坐标轴的原点，那么汽车的位置

就由它的坐标完全确定了.若汽车的坐标是1 km,则表示汽 车处于什么位置？汽车的坐标是-2 km呢？

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解析 若汽车的坐标是1 km,则表示汽车旗杆以东1 km; 汽车在的坐标是-2 km,则表示汽车在旗杆以西2 km. 答案 旗杆以东1 km,旗杆以西2 km 点评 用坐标确定了物体的位置，我们就能定量地描述物 体的运动，特别要注意坐标正负号的含义，坐标的绝对值表 示汽车离开坐标原点的距离，正负号表示方向.

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变式训练2 从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5 m后落回地面，如图1- 2所示，分别以地面和抛出点为原点 建立坐标系，方向均以向上为正，填写下面的表格.