1.1 质点 参考系(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

第一章　运动的描述 第1节　质点　参考系 （见学生用书P4） 　　[学习目标]1.理解质点的概念，知道质点是一种理想化的物理模型，掌握物体能被看成质点的条件（物理观念）.2.理解参考系的概念，通过实例体会物体的运动具有相对性（科学思维）. 物体和质点 1.定义：忽略物体的　大小　和　形状　，把物体简化为一个具有　质量　的点. 2.物体看作质点的条件：一个物体能否看成质点是由　所要研究的问题　决定的.当物体的　大小　和　形状　对研究问题的影响可忽略时，可把物体看作质点. 3.理想化模型：在物理学中，突出问题的　主要　因素，忽略　次要　因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法.　质点　这一理想化模型就是这种方法的具体应用. 参考系 1.运动与静止的关系 （1）自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，即运动是　绝对的　，而静止是　相对的　. （2）描述某一个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的　相对性　. 2.参考系 （1）参考系：要描述一个物体的运动，先要选定某个其他物体作为参考，这种用来作为　参考　的物体叫作参考系. （2）选取原则：参考系可以　任意　选取，一般在研究问题中选取地面为参考系. （3）选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果往往会有所　不同　. 1.判断下列说法的正误. （1）只有体积很小的物体才可以看作质点，体积较大的物体不能看作质点.（　×　） （2）质点是一个理想化模型，实际上是不存在的.（　√　） （3）参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体.（　×　） （4）描述同一物体的运动时，无论选取怎样的参考系，其结论是相同的.（　×　） 2.“刻舟求剑”是人们所熟知的典故，楚人之所以没有通过“刻舟”而求得剑，是因为楚人认为他的剑相对于记号是　静止　的，而事实上，剑相对于记号是　运动　的.（均选填“运动”或“静止”） 对质点的理解 【情境导学】人类居住的地球绕太阳公转，同时又在自转，地球到太阳的距离达1.5×108 km，而地球的直径只有1.3×104 km. （1）研究地球自转时，能否将地球看成质点？为什么？ （2）研究地球公转时，能否将地球看成质点？为什么？ （3）一个物体能否看成质点是由物体本身决定的，还是由研究的问题决定的？同一物体能否看成质点的依据是什么？ 答案　（1）不能；看成质点就没法研究其自转了. （2）可以；地球自身的大小与自转对所研究的问题无影响. （3）由研究的问题决定的；物体自身的大小与形状对所研究的问题有无影响. 1.对质点的理解 （1）质点是用来代替物体的有质量的点，只占有位置而不占有空间，具有被代替物体的全部质量. （2）质点是一种理想化模型，它是对实际物体的一种科学抽象化. 2.物体能看成质点的条件 （1）物体的大小和形状对所研究的问题无影响，或者有影响但可以忽略不计，则可将物体看成质点. （2）当物体上各部分的运动情况完全相同时，物体上任何一点的运动情况都能反映该物体的运动，一般可看成质点. （3）物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体看成质点. 3.对理想化模型的理解 理想化模型是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在. 【例题1】两列具有完全知识产权的中国标准动车组“复兴号”，在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站发车成功.“复兴号”高度从“和谐号”的3 700 mm增高到4 050 mm，单车长度伸展到25 m.下列说法正确的是（　　） A.“复兴号”体积太大不能看成质点；内部乘客可看成质点，因为体积小 B.“复兴号”在运行时的任何情况下都不能看成质点，因为车轮在转动 C.研究“复兴号”在弯道处有无翻车危险时，可将它看成质点 D.计算“复兴号”从北京南站到上海虹桥站的运行时间，可将它看成质点 思维导引：物体能否被看成质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对所研究问题的影响是否可忽略.体积大的物体在有的问题中也可以看成质点，体积小的物体在有的问题中不一定能看成质点，要视研究问题的具体情况而定. 答案　D 解析　当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响时可以看作质点，所以能不能看作质点和物体的大小无关，而是和要研究的问题有关，选项A错误；“复兴号”在运行时若求某段时间内位置的变化，“复兴号”的大小和形状对研究的问题没有影响，那么可以把它看作质点，选项B错误；研究“复兴号”在弯道处有无翻车危险时，“复兴号”列车的形状和大小是不能忽视的，所以不能看作质点，选项C错误；计算“复兴号”从北京南站到上海虹桥站的运行时间，由于不需要考虑“复兴号”的形状和大小，所以可将它看成质点，选项D正确. 【变式1】在2023年全国跳水锦标赛暨巴黎奥运会、多哈世锦赛选拔赛女双10米跳台决赛中，全红婵、陈芋汐以354.66分夺冠.如图是关于两人在女双10米跳台决赛中的表现，下列说法正确的是（　　） A.观众观看两人比赛时，可将两人看成质点 B.研究两人的技术动作时，可将两人看成质点 C.计算两人的落水速度时，可将两人看成质点 D.任何情况下都不可将两人看成质点 答案　C 解析　观众观看两人比赛时，要看动作，不能将两人看成质点，选项A错误；研究两人的技术动作时，两人的形状和大小不能忽略，不能看成质点，选项B错误；计算两人落水速度时，大小形状的影响可不考虑，可将两人看成质点，选项C正确，D错误. 对参考系的理解 【情境导学】如图所示，路边的小朋友说车里的乘客真快！可是坐在车里的乘客问司机“我动了吗？”，司机对乘客说“你没动”，那么车里的乘客是静还是动？ 答案　静止是相对的，运动是绝对的.物体是静止还是运动取决于所选的参考系，选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往有所不同. 1.选取参考系的意义：静止是相对的，运动是绝对的.要描述一个物体的运动，首先必须选定参考系，之后才能确定物体的位置、研究物体的运动.对于同一个物体，选择不同的参考系，观察到的结果有所不同. 2.参考系的选取原则 （1）参考系的选取是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以使研究问题尽可能方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则.例如研究火车的运动时，一般选取地面或相对于地面静止的物体（如站台）作为参考系；研究火车上物体的运动时，一般选取火车作为参考系. （2）在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系. 3.四个特性 标准性 某物体被选作参考系后，就假定该物体是静止的，其他物体的运动情况就以该物体为参考标准进行分析 任意性 参考系的选取是任意的，任何物体都可以选作参考系，但不能选研究对象为参考系 相对性 对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果可能会有所不同 统一性 比较不同物体的运动应选择同一个参考系 【例题2】如图所示，由于风的存在，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是（　　） A. A船肯定向左运动 B. A船肯定是静止的 C. B船肯定向右运动 D. B船可能是静止的 思维导引：A船上的旗帜向右飘，则A船可能静止，可能向左运动，也可能向右运动，而B船上的旗帜向左飘，则B船一定向右运动. 答案　C 解析　因为河岸上的旗帜向右飘，可判断出风是从左向右刮的. B船上的旗帜向左飘，说明B船一定向右运动，而且运动的速度大于风速，选项C正确，D错误；A船上的旗帜向右飘，有三种可能：一是A船不动，风把旗帜刮向右侧；二是A船向左运动，风向相对于旗帜向右，把旗帜刮向右侧；三是A船向右运动但运动的速度小于风速，此时风仍能把旗帜刮向右侧，选项A、B错误. 【变式2】下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是（　　） A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的 B.“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以“潮水”为参考系的 C.“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的 D.升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的 答案　C 解析　A项是以静止的地面为参考系，B项是以观众为参考系，C项是以“万重山”为参考系，D项是以地面或相对地面静止的物体（如旗杆）为参考系，选项C正确. 1.（对质点的理解）2024年第33届夏季运动会于7月26日在巴黎举行，中国代表团取得了优异的成绩.下列情境中，可以将运动员看成质点的是（　　） A.速度滑冰比赛中，研究运动员的滑行轨迹 B.自由式滑雪比赛中，研究运动员的空中姿态 C.花样滑冰比赛中，研究运动员的跳跃和旋转 D.单板滑雪比赛中，研究运动员的空中转体动作 答案　A 解析　速度滑冰比赛中，研究运动员的滑行轨迹，能将运动员看成质点，选项A正确；自由式滑雪比赛中，研究运动员的空中姿态，不能将运动员看成质点，选项B错误；花样滑冰比赛中，研究运动员的跳跃和旋转，不能将运动员看成质点，选项C错误；单板滑雪比赛中，研究运动员的空中转体动作，不能将运动员看成质点，选项D错误. 2.（对质点的理解）“奋斗者”号是我国研发的万米载人潜水器，在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m.“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是（　　） A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时 C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时 答案　A　 解析　在研究“奋斗者”号下降总时间时，可以将其看作一个质点，选项A正确；用推进器使其转弯时，不能将其看作质点，选项B错误；在判断是否能够穿越窄缝时，不能忽略自身大小，不能将其看作质点，选项C错误；科学家在其舱内进行实验时，显然不能将其大小忽略，不能将其看作质点，选项D错误. 3.（对参考系的理解）如图所示，假期张华坐大巴去旅游，在单向通行的公路上，观察窗外时看到公路两旁树不断向后移动，也有小轿车不时飞驰而过，张华自言自语的说“自己是静止的，同时在向前运动，也在向后运动”.那么这三种情况所选的参考系分别是（　　） A.座位、两旁的树、小轿车 B.两旁的树、座位、小轿车 C.座位、小轿车、两旁的树 D.小轿车、座位、两旁的树 答案　A 解析　张华以车上的座位为参考系，他是静止的；以公路两旁的树为参考系，他向前运动；以飞驰而过的小轿车为参考系，他向后运动，选项A正确. 4.（对参考系的理解）下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是（　　） A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的 B.诗句“空手把锄头，步行骑水牛；人在桥上走，桥流水不流”.其中“桥流水不流”的“桥流”是以“水”为参考系的 C.毛泽东的诗词“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“八万里”是以“人”为参考系的 D.“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以“潮水”为参考系的 答案　B 解析　“飞流直下三千尺”是说飞流相对于山在运动，故参考系为“山”，选项A错误；“桥流水不流”中是以“水”为参考系，桥的位置发生了变化，则桥是运动的，选项B正确；毛泽东的诗词“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“八万里”是以“地心”为参考系，选项C错误；“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”是以“观众”为参考系的，选项D错误. 学科网（北京）股份有限公司 $$