第一章 1.质点参考系-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第一册学习手册（人教版2019）

书 !"#$%&'() 　学 １　 第一章　运动的描述 １．了解近代实验科学产生的背景，认识实 验对物理学发展的推动作用。了解伽利 略的实验研究工作，认识伽利略有关实 验的科学思想和方法。 ２．经历质点模型的建构过程，了解质点的 含义。知道将物体抽象为质点的条件， 能将特定实际情境中的物体抽象成质点。 体会建构物理模型的思维方式，认识物 理模型在探索自然规律中的作用。 通过质点模型、太阳系行星模型等实 例，体会物理模型在物理学研究中的意义。 ３．理解位移、速度和加速度。 （１）结合瞬时速度概念的建构，体会研究 物理问题的极限方法。 （２）结合加速度概念的建构，体会物理学 中的抽象思维。 运 动 的 描 述 研究运动的 两个基本概念 质点 （研究对象的理想模型） 参考系 （观察运动的参照物体{ ） 描述运动的三个物理量 位移 （位置的变化） 速度 （位置的变化率） 加速度 （速度的变化率 {        ） １．速度：ｖ＝Δｘ Δｔ 。 ２．加速度：ａ＝Δｖ Δｔ 。 ３．位移—时间图像，速度—时间图像。 １．运动学是动力学的基础，在每年的高考 中，或者以单独命题的方式呈现，或者 渗透在动力学问题中，都要对运动学的 概念和规律进行考查。因此，在平时学 习中要加强对概念的理解，如对参考系、 质点、位置与位移、路程、时刻与时间 等概念的理解。例如：２０２１年浙江高考 物理卷第２题考查了质点的概念。 ２．在新课标能力立意的原则下，与实际生 活和生产密切结合的问题，新高考考查 的概率将大大提高，应多注意对有关交 通运输、现代科技、测量运动物体的速 度和物体之间距离等题型的归纳和总结。 ３．近年高考考查的重点是匀变速直线运动 的规律及ｖ－ｔ图像，尤其关于图像的问 题频频出现，且要求较高，它属于数学 方法在物理中应用的一个重要方面。例 如：２０２１年广东高考物理卷第 ８题与 ２０２１年辽宁高考物理卷第３题同时考查 了ｖ－ｔ图像和ｘ－ｔ图像                                                         。 * + , - . / !"012345 ２　 学 １．质点　参考系 　　本章学习的是运动的描述，质点、参考 系是认识运动的基础，质点是学生第一次用 理想模型的观点来思考的问题。 知识点１　质点 １．定义：用来代替物体的有质量的点叫作 质点。 ２．把物体抽象成质点的条件：研究一个物 体的运动时，如果物体的形状和大小属 于无关因素或次要因素，对问题的研究 没有影响或影响可以忽略，为使问题简 化，就用一个有质量的点来代替物体。 知识点２　参考系 　　定义：在描述一个物体的运动时，选来 作为标准的参考的物体 （假定为不动的物 体）叫作参考系。 要点１　对质点的理解 １．质点没有形状、大小，却具有物体的全 部质量。质点是一个理想化的物理模型， 实际并不存在，是为了使研究问题简化 的一种科学抽象。 ２．研究一个物体的运动时，如果物体的形 状和大小属于无关因素或次要因素，对 问题的研究没有影响或影响可以忽略， 为使问题简化，就用一个有质量的点来 代替物体。 例１　 （多选）在研究物体的运动时，下列 物体中可以当作质点处理的是 （　　） Ａ．研究乒乓球队员发出的乒乓球时 Ｂ．研究射击运动员打出的子弹时 Ｃ．研究哈雷彗星绕太阳公转时 Ｄ．用ＧＰＳ定位系统研究汽车位置时 　　研究一个物体的运动时，如果物体 的形状和大小属于无关因素或次要因 素，对问题的研究没有影响或影响可以 忽略，为使问题简化，就用一个有质量 的点来代替物体。但如果物体本身的形 状、大小对所研究的问题有影响时，就 不能将物体看成质点。 解析：乒乓球比赛中运动员发出的乒乓球有 转动，这种转动不能忽略，所以不能把乒乓 球看作质点；研究射击运动员打出的子弹的 运动时，由于子弹各部分的运动情况都相 同，所以可以看作质点；研究哈雷彗星绕太 阳公转时，可以忽略哈雷彗星的自转，也可 以看作质点；用 ＧＰＳ定位系统研究汽车位 置时，不需要考虑汽车各部分运动的差异， 汽车可以看作质点，所以Ｂ、Ｃ、Ｄ正确。 答案：                                                         ＢＣＤ !"#$%&'() 　学 ３　 　　下列关于质点的说法，正确的是 （　　） Ａ．质点是一个理想化模型，实际上并不存 在，所以引入这个概念没有多大意义 Ｂ．只有体积很小、质量也很小的物体才能 看成质点 Ｃ．调整人造卫星的姿态，使卫星的照相窗 口对准地面时人造卫星可以看成质点 Ｄ．如果物体的形状和大小对所研究的问题 没有影响或影响可以忽略不计时，物体 可以视为质点 要点２　对参考系的理解 １．描述一个物体是否运动，决定于它相对 于所选的参考系的位置是否发生变化， 由于所选的参考系并不是真正静止的， 所以物体运动的描述只能是相对的。 ２．描述同一运动时，若以不同的物体作为 参考系，描述的结果可能不同。 ３．参考系的选取原则上是任意的，但应以 观测方便和使运动的描述尽可能简单为 原则。 ４．一般情况下如无说明，在讨论地面上物 体的运动时，通常都是以地面作为参 考系。 例２　中国是掌握空中加油技术的少数国家 之一。我国自行研制的第三代战斗机可以在 空中加油，下列的哪个物体为参考系，可以 认为加油机是运动的 （　　） Ａ．战斗机 Ｂ．地面上的房屋 Ｃ．加油机中的飞行员 Ｄ．战斗机中的飞行员 　　描述一个物体是否运动，决定于它相 对于所选的参考系的位置是否发生变化。 解析：空中加油时两飞机保持相对静止，以 战斗机、加油机中的飞行员、战斗机中的飞 行员为参照物，加油机都是静止的；以地面 上的房屋为参照物，加油机是运动的，本题 选Ｂ。 答案：Ｂ 　　如图所示为舰载战斗机正在进行舰上起 飞训练。以下描述航母及舰载战斗机的运动 情况，说法正确的是 （　　） 变式训练２题图 Ａ．以航母上舰载战斗机为参考系，航母是 运动的 Ｂ．以航母上舰载战斗机为参考系，甲板上 的战斗机是运动的 Ｃ．以天空中盘旋的战斗机为参考系，甲板 上的战斗机是静止的 Ｄ．以天空中盘旋的战斗机为参考系，航母                                                                   是运动的 * + , - . / !"012345 ４　 学 高中物理常见的理想化模型 一、理想化的定义 理想化方法是一种科学抽象，是研究物 理学的重要方法，它根据所研究问题 （一般 都是十分复杂的，涉及诸多因素）的需要和 具体情况，确定研究对象的主要因素和次要 因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无 关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。 二、理想化模型的优点 建立这种理想化模型的目的是暂时忽略 与当前考查不相关的因素，以及某些影响很 小的次要因素，突出主要因素，借以化繁为 简，以利于问题的分析、讨论，从而较方便 地找出当前所研究的最基本的规律，这是一 种重要的科学方法，也是物理学中常用的科 学分析方法。 三、理想化模型的分类 理想化方法包括理想实验方法和理想模 型方法。 （１）理想实验方法 理想实验又叫假想实验或思想上的实 验，它是人们在思想中塑造的一种理想实 验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中 并不能进行。伽利略用著名的理想斜面实验 发现了力与运动的关系，指出运动不需要力 来维持；研究电场强度时，设想在电场中放 置不会引起电场改变的电荷，考查场中各点 Ｆ ｑ的值，引入电场强度的概念。显然上述实 验都是人们在思维中进行的理想过程，与实 际实验相比，理想实验能更大程度地突出实 验中的主要因素，得出更本质的结论。理想 实验是在大量实验与观察基础上的理想归 纳，是建立在以事实为根据上的科学抽象。 （２）理想模型 理想模型可分为对象模型、条件模型和 过程模型。 ①对象模型 用来代替研究对象实体的理想化模型， 如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电 荷、理想变压器、点光源、光线、薄透镜以 及关于原子结构的卢瑟福模型、玻尔模型等 都属于对象模型。是对实物的一种理想简化。 ②条件模型 把研究对象所处的外部条件理想化建立 的模型叫作条件模型。如光滑表面、轻杆、 轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场都属 于条件模型。是对相关环境的一种理想简化。 ③过程模型 实际的物理过程都是诸多因素作用的结 果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素 引起的变化过程叫作过程模型。是对干扰因 素的一种简化。 例如：在空气中自由下落的物体，在高 度不大时，空气的作用忽略不计时，可抽象 为自由落体运动；另外，匀速直线运动、匀 变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、 简谐运动、弹性碰撞、等温过程、绝热过 程、稳恒电流都属于过程模型。 在认识和理解物理模型时，应注意每种 模型都有限定的适用条件和适用范围。把一 个实际问题抽象为什么样的模型，要具体问 题具体分析，即使同一种研究对象，在不同 的研究中也可能需要抽象成不同的模型。例 如：研究地球绕太阳的公转可将地球看作质 点，而研究地球自转，                                                                   就不能将地球看作质 !"#$%&'() 　学 ５　 点了。在物理学上，任何模型都是物理学上 的特定条件下的模型，这就要求我们在选择 模型时，要综合考虑研究问题的目的、性质 等，然后再做出选择，不能随意地把什么对 象、什么条件、什么过程归入某一种模型。 可见研究物理问题是否可以理想化是有条件 的、相对的，这个条件是研究问题的本质条 件，相对是相对周围的环境条件和干扰条件。 变式训练答案         １．Ｄ　２．Ｄ ２．时间　位移 知识点１　时刻和时间间隔 １．时刻指某一瞬时，时间轴上的任一点均 表示时刻。如第３ｓ末、３ｓ时 （即第３ｓ 末）、第 ４ｓ初 （即第 ３ｓ末）均表示 时刻。 ２．时间间隔指一段时间，时间轴上任意两 点间的线段表示时间间隔，如 ４ｓ内 （即０至第４ｓ末）、第４ｓ（是指１ｓ的 时间间隔）、第 ２ｓ至第 ４ｓ均指时间 间隔。 ３．我们平时说的 “时间”，有时指的是时 刻，有时指的是时间间隔，要根据上下 文认清它的含义。 知识点２　位移 １．物理意义：描述物体位置变化的物理量。 ２．表示方法：从初位置到末位置的有向 线段。 ３．单位：国际单位制中，位移的单位是米， 符号是 ｍ，常用单位还有厘米 （ｃｍ）、 千米 （ｋｍ）等。 ４．矢量性：位移不但有大小，还有方向， 是矢量。 知识点３　位移—时间图像 １．坐标轴：横轴———时间，纵轴———位移。 ２．物理意义：表示位移随时间的变化情况。 知识点４　位移和时间的测量 １．测量仪器：打点计时器。 ２．仪器种类：电磁打点计时器和电火花计 时器。 要点１　对时刻与时间间隔的理解 时刻 时间间隔 区 别 ①时刻指一瞬时，对 应于物体的位置 ②在时间轴上用一个 点表示 ③只有先后、早晚的 区分，无长短之分 ①指两个时刻的间隔，对应 于物体的一段位移或路程 ②在时间轴上用一段线段 表示 ③有长短之分，无先后、早 晚的区别 联 系 ①两个时刻的间隔即为时间间隔 ②时间轴上的两个点无限靠近时，它们的时间间隔就 会趋近于０，时间间隔就趋近于时刻了 ③时间间隔能够展示物体运动的一个过程，好比一段 录像；时刻对应现实物体运动的一个瞬间，好比一张 照片，由一个个连续的照片可以组成录像，一系列连                                               续的时刻的积累便构成时间间隔