内容正文:
第一章 运动的描述
课时1.1 质点 参考系
1. 理解质点的含义。知道将物体看成质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。
2. 了解参考系的概念,知道选取不同的参考系对物体运动情况的描述可能不同,会合理选择参考系。
3. 体会生产、生活中处处有物理,体会质点模型在探索自然规律中的作用。
(一)机械运动
(1) 定义:物体的空间位置随时间的变化,称为机械运动。机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。
(2) 机械运动的基本形式:平动和转动(注:许多物体往往在平动的同时也在转动)。
(二)物体和质点
(1) 物质和物体:客观世界是物质的,物质由分子、原子等组成,我们所看到的物体是物质的聚集状态。
(2) 质点:在某些情况下,可以忽略物体的大小和形状,将物体简化化一个只有质量的点,这个点叫做质点。
(3) 物体可以看成质点的条件
物体的大小和形状对所要研究的问题没有影响或影响很小时,可以将物体看成质点。
① 体积小的物体不一定能看成质点,体积大的物体有时可以看成质点。物体能否看成质点,不是由物体的大小决定的,而是取决于所要研究的问题。
② 同一个物体,由于所要研究的问题不同,有时可以看成质点,有时不能看成质点。
(4) 物体可以看成质点的其他情况
① 平动的物体通常可以看成质点。
② 物体有转动但相对于平动而言可以忽略时,也可以把物体看成质点。
(5) 质点的物理意义:质点是一种理想化的物理模型,实际上并不存在。质点是对实际物体的一种科学抽象,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。建立理想化模型是物理学中经常采用的一种科学研究方法。
(三)参考系
(1) 运动的特点
① 绝对性:自然界中一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。
② 相对性:描述某个物体的位置随时间的变化,总是相对于其他物体而言的。
(2) 参考系:描述一个物体的运动时,选来作为参考的某个其他物体叫参考系。研究对象是运动的还是静止的,都是相对于参考系而言的。
(3) 参考系的选择原则
① 任意性:参考系可以任意选择,选择不同的参考系描述同一物体的运动,其结果可能不同。
② 简单方便:选择参考系时,应以观察方便和对运动的描述尽可能简单为原则,在研究地面上物体的运动时,我们通常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。
③ 同一性:当比较不同物体的运动情况时,必须选择同一个参考系,选择不同的参考系研究不同物体的运动是没有意义的。
考点 质点和参考系的理解
(1) 质点的理解
科学抽象
质点是对实际物体的科学抽象,是一种理想化的模型,真正的质点是不存在的
可看做质
点的条件
能否将物体视为质点,不是取决于物体本身,而是取决于所要研究的问题。要看物体的大小、形状在所讨论的问题中是主要因素还是次要因素,若是次要因素,即使物体很大,也能看做质点,相反,若是主要因素,即使物体很小,也不能看做质点
质点与
几何“点”
质点是对实际物体进行科学抽象的模型,有质量,只是忽略了物体的大小和形状;几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置
(2) 参考系的选取原则
1. 一切物体都处在永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。
2. 由于运动描述的相对性,凡是提到物体的运动,都应该明确它是相对哪个参考系而言的,在没有特殊说明的情况下,一般选大地作为参考系。
3. 在同一个问题中,若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动,则必须选取同一个参考系。
4. 对于复杂运动的物体,应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。
基础过关练
题组一 质点
1.(2025山西大学附中月考)关于“理想化模型”的说法中不正确的是 ( )
A.在物理学中,突出问题的主要方面,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
B.“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
C.“质点”是实际物体的一种简化,只是忽略了物体的大小和形状,是实际存在的
D.“匀速直线运动”是理想化的运动模型
2.(2025北京一零一中学期中)第19届亚运会于2023年9月23日在杭州拉开帷幕,本届亚运会的口号是“心心相融,@未来”。图中的“莲花碗”是田径的主赛场,下列关于亚运会田径项目的叙述中正确的是 ( )
A.百米飞人比赛中确定运动员谁先撞终点线时,可以将运动员看成质点
B.跳高比赛中,分析运动员成败原因时可以将运动员看成质点
C.记录运动员跑步比赛的轨迹时可将运动员看成质点
D.链球比赛中,因为投出去的链球在旋转,所以任何情况下都不能把它看成质点
3.(2025浙江宁波三锋联盟期中)2024年5月1日上午—5月8日下午,我国第三艘航空母舰福建舰出海顺利完成首次航行试验,如图所示。下列情况中,福建舰一定可视为质点的是 ( )
A.舰载机准备在福建舰实施着舰时
B.研究福建舰环球航行轨迹时
C.福建舰进入港口停泊时
D.研究福建舰整体结构时
题组二 参考系
4.(经典真题)(2023浙江1月选考,3)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则 ( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
5.(2024江苏苏州吴江中学月考)中国当代古典诗词专家叶嘉莹先生说:诗,让我们心灵不死。同学们通过诵读经典,可从古人的智慧和情怀中汲取营养,涵养心灵。下列关于诗词描述的情境中说法正确的是 ( )
A.“一江春水向东流”是以水为参考系,描述江岸运动情况
B.“人从桥上过,桥流水不流”中“桥流水不流”中的“桥流”选择的参考系可能是河岸
C.“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”中的“青山相对出”选择的参考系可能是孤帆
D.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,诗中描述的是山的运动情况
6.(2025广东惠州第一中学月考)近年来,由于司机驾驶时低头看手机导致的交通事故频繁发生,各地出台相关的法规严格惩罚这种违法行为,以减少事故的发生。某司机在停稳车后,与周围车辆一起等红绿灯时,低头刷短视频,当他抬头观察时,突觉自己的车往后退。对于这种现象,下列说法正确的是 ( )
A.司机抬头观察时,视野中的其他车辆相对地面静止
B.司机抬头观察时,视野中的其他车辆相对地面向前运动
C.司机观察时突觉自己的车往后退是选择了地面为参考系
D.以上说法均错误
7.(2025江苏镇江中学月考)在镇江中学第65届运动会入场仪式中,国旗班同学保持队形不变通过主席台前方,下列说法正确的 ( )
A.以方队中某同学为参考系,方队中其他同学是运动的
B.以方队中某同学为参考系,主席台是静止的
C.站立在主席台旁观看的老师,看到方队迎面而来,可能是选择旁边的其他老师为参考系的
D.以上说法均错误,参考系必须是地面或固定在地面上的物体
题组三 相对运动
8.(2025天津南开中学开学考试)如图所示为一个刻有“南开中学”四个字的轮子,现该轮子在地面上做无滑滚动,张明明同学在轮子滚动到他正前方时给轮子拍了一张照片,在照片上这四个字中最清晰的是 ( )
A.“南” B.“开” C.“中” D.“学”
9.(2024江苏苏州震泽中学月考)一只蜂鸟和一辆汽车在平直公路上以相同的速度并列运动。如果这只蜂鸟的眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点,那么它看到的这一点的运动轨迹是下列四幅图中的 ( )
10.(2025福建泉州四校期中联考)如图所示,一辆车沿着笔直的公路向东做匀速直线运动。某时起,位于车厢中间位置的甲、乙两人分别以不变的速率朝着车厢的前、后壁移动,经过一段时间,甲到达车厢前壁的同时,乙刚好到达车厢后壁,则在这段时间内 ( )
A.甲、乙两人相对地面移动的速率相等
B.甲、乙两人相对车厢移动的速率不相等
C.站在地面不动的人观察到甲一定向东移动
D.站在地面不动的人观察到乙一定向西移动
11.(2024江苏苏州实验中学月考)如图所示,甲、乙、丙三艘客船经过一个码头,其中甲船上的乘客看到乙船向东运动,乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,丙船上的乘客看到甲船向西运动。那么码头上的人看到三艘船的运动情况是 ( )
A.三艘船都向东运动
B.甲船向东运动,乙船、丙船向西运动
C.乙船向东运动
D.丙船可能静止,可能向东运动,也可能向西运动且速度比甲、乙船的速度都小
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 在物理学中,突出问题的主要方面,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,可以简化要研究的问题,是经常采用的一种科学研究方法,即理想化模型法,A正确;“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抽象,如“质点”是一种理想化模型,“匀速直线运动”是一种理想化的运动模型,它们实际上并不存在,C错误,B、D正确。
2.C 百米飞人比赛中确定运动员谁先撞终点线时,要确定运动员身体的哪一部分先撞线,故运动员不能看成质点,A错误;跳高比赛中,分析运动员成败原因时,运动员身体的形态不能忽略,不能将运动员看成质点,B错误;记录运动员跑步比赛的轨迹时,运动员的形态和大小可以忽略,可将运动员看成质点,C正确;链球比赛中,投出去的链球在旋转,但在研究链球的运动轨迹时可以把它看成质点,D错误。
3.B 舰载机准备在福建舰实施着舰时,若将福建舰看成质点,舰载机将找不到着舰时的具体位置,故不可以将福建舰视为质点,A错误;研究福建舰环球航行轨迹时,福建舰的形状、大小可以忽略不计,可以将福建舰视为质点,B正确;福建舰进入港口停泊时,福建舰的形状、大小不能忽略不计,不可以将福建舰视为质点,C错误;研究福建舰的整体结构时,福建舰的大小和形状不能忽略,不可以视为质点,D错误。
4.C 由于“天和”和“神舟十五号”对接后绕地球做圆周运动,故选地球为参考系时,两者均是运动的,A、B错误;对接后,“天和”和“神舟十五号”相对静止,故C正确,D错误。
5.C “一江春水向东流”是以江岸为参考系,描述水的运动情况,A错误;“人从桥上过,桥流水不流”中,桥相对于水的位置发生了变化,故“桥流”选择的参考系可能是水,B错误;“两岸青山相对出,孤帆一片日边来”中,“青山”相对于“孤帆”运动,故“青山相对出”选择的参考系可能是孤帆,C正确;“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,诗中描述的是轻舟的运动情况,D错误。
方法技巧
判定参考系的两种方法
(1)静物法:明确观察到的现象中,哪个物体是静止的,它可能就是参考系。
(2)假设法:假设以某物体为参考系,看对其他物体运动的描述是否与观察到的结果一致,若一致,该物体可能就是参考系。
6.B 该司机停稳车后低头刷短视频,此时他自己以及自己的车相对地面是静止的,当他抬头观察时,突觉自己的车往后退,说明视野中的其他车辆相对该司机向前运动,即视野中的其他车辆相对地面向前运动,A、D错误,B正确;司机观察时觉得自己的车往后退,是选择其他车辆为参考系,C错误。
7.C 由于同学保持队形不变通过主席台前方,学生之间保持相对静止,以方队中某同学为参考系,方队中其他同学是静止的,主席台是运动的,A、B错误;站立在主席台旁观看的老师,看到方队迎面而来,是选择主席台或旁边的其他老师为参考系的,C正确;参考系的选取是任意的,可以是静止的物体,也可以是运动的物体,D错误。
8.C 轮子在无滑滚动过程中,图示的“南”字相对地面向右运动,“开”字相对地面向右下方运动,“学”字相对地面向右上方运动,而“中”字下方轮子边缘处(轮子与地面接触处)相对地面处于静止状态,可知“中”字相对地面的速度最小,在照片上这四个字中最清晰的是“中”字,选C。
9.C 由于蜂鸟与汽车速度相同且它们并列运动,以汽车为参考系,蜂鸟相对于汽车的位置不变,它们相对静止;车轮边缘的点相对于汽车做圆周运动,运动轨迹是圆,所以蜂鸟看到的车轮边缘上的点的运动轨迹是圆,选C。
10.C 甲、乙两人从车厢中间位置分别以不变的速率朝着车厢的前、后壁移动,经过一段时间,甲到达车厢前壁的同时,乙刚好到达车厢后壁,说明以车厢为参考系,甲、乙两人的速度大小相等,方向相反,B错误。根据题图可知,甲向车厢前壁移动,其相对车厢的速度方向向东,乙向车厢后壁移动,其相对车厢的速度方向向西,因此甲、乙两人相对地面移动的速率不相等,A错误。车速向东,甲相对于车厢的速度方向也向东,则甲相对于地面的速度方向一定向东,站在地面不动的人观察到甲一定向东移动,故C正确。车速向东,乙相对于车厢的速度方向向西,由于不知道两个速度的大小关系,则乙相对于地面的速度方向可能向东,可能向西,还可能静止不动,因此,站在地面不动的人观察到乙可能向西移动,可能向东移动,可能静止不动,故D错误。
11.D 乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,说明乙船是向西运动的(破题关键),丙船可能静止,也可能向西运动但速度小于乙船速度,还可能向东运动;甲船上的乘客看到乙船向东运动,说明甲船是向西运动的,且甲船的速度大于乙船的速度;丙船上的乘客看到甲船向西运动,说明丙船可能静止,也可能向东运动,还可能向西运动且速度比甲船的速度小。综合以上分析可知A、B、C错误,D正确。
基础过关练(二)
题组一 质点
1.(2021浙江温州新力量联盟期中联考)在研究物体的运动时,引入了“质点”的概念。关于质点,下列说法正确的是 ( )
A.引入“质点”,从科学方法上来说是属于建立理想物理模型的方法
B.只有当物体的大小和形状在研究的问题中属于主要因素时才能将物体看作质点
C.地球很大,在任何情况下都不能看成质点
D.研究体操运动员在空中的翻滚动作时,可将体操运动员看作质点
2.(2022北京门头沟期末)北京成功举办了2022年冬奥会,下列关于部分冬奥会项目的研究中,可以将运动员看作质点的是 ( )
A.研究速度滑冰运动员滑冰的快慢
B.研究自由滑雪运动员的空中姿态
C.研究单板滑雪运动员的空中转体动作
D.研究花样滑冰运动员的花滑动作
3.(2022重庆南开中学月考)下列有关质点的说法正确的是 ( )
A.质点是理想化的模型,它实际上并不存在,只要我们研究的物体很小,就可以将其当作一个质点
B.在篮球运动中,研究投出篮球的运动轨迹时,可以把其当作一个质点
C.研究地球上的昼夜更替时,可以把地球当作一个质点
D.一条山路转弯处狭窄,司机下车勘察,判断汽车是否能安全通过,在这时的司机看来,汽车是一个质点
4.(2022山西运城高一期中)2021年6月,我国“神舟十二号”飞船腾空而起,这意味着我国空间站离完成建设又近了一步。在下列情况中,可将飞船或核心舱看作质点的是 ( )
A.确定飞船离地球的高度时
B.飞船飞行过程中调整姿态时
C.飞船与“天和核心舱”进行对接时
D.宇航员给同学们介绍“天和核心舱”内部情况时
题组二 参考系
5.(2022广东深圳实验学校期中)关于歌词“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”中隐含的参考系,下列说法正确的是 ( )
A.“竹排江中游”可能是以岸上的树为参考系
B.“竹排江中游”是以竹排上的人为参考系
C.“青山两岸走”是以岸上的树为参考系
D.“青山两岸走”是以岸上的建筑为参考系
6.(2022河北唐山第十中学期中)2021年7月1日庆祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行。在飞行庆祝表演中空军出动71架飞机,其中歼-20组成三个编队,每个编队5架。歼-20飞越天安门广场的画面如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.选地面为参考系,歼-20是静止的
B.选编队中某一架歼-20为参考系,则编队中其他歼-20是运动的
C.参考系必须选静止不动的物体
D.任何物体都可以作为参考系
7.(2022安徽池州江南中学月考)云台山是全球首批世界地质公园,青龙峡景点有“中原第一峡”美誉,这里气候独特,水源丰富,植被原始完整,是生态旅游的好去处,乘坐索道缆车不仅能观赏怡人的风景,还能感受悬挂在高空的刺激感。对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说,以下说法正确的是 ( )
A.以自己为参考系,看到对面的山迎面“走”来
B.以对面的山为参考系,自己静止不动
C.以自己为参考系,看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近
D.以对面的山为参考系,看到两边的青山绿树向身后走去
题组三 相对运动
8.(2021北京房山期中)第一次世界大战期间,一名法国飞行员在高空驾机飞行时,感觉身旁好像有一只小昆虫在游动,他顺手抓过来一看,竟然是一颗子弹,如图所示。如果这个故事是真实的,那么这个故事所描述的情景可以说明 ( )
A.子弹是静止在空中的
B.子弹的飞行像小昆虫一样,速度很小
C.飞机飞行的速度比子弹运动的速度大得多
D.子弹与飞机同方向运动,且它们的速度大小很接近
9.两辆汽车在平直公路上以相同的速度并排行驶。其中一辆汽车上的乘客眼睛盯着另一辆汽车与之正对的车轮边缘上某一点,那么他看到的这一点的运动轨迹是下列四幅图中的 ( )
10.(2022河南南阳六校联考)2021年9月30日上午放学,学校放假过国庆节。小明和小强乘坐公交车回家,两辆车在同一条平直公路上行驶,甲车内的小明看见车窗外树木向东移动,乙车内的小强看见小明向西运动。如果以大地为参考系,下列描述不可能正确的是 ( )
A.甲车向西运动,乙车不动
B.甲车向西运动,乙车向东运动
C.甲车向西运动,乙车也向西运动,且甲车速度大于乙车速度
D.甲车向西运动,乙车也向西运动,且甲车速度小于乙车速度
11.★(2021江苏连云港赣榆智贤中学第一次学情检测)如图所示,甲、乙、丙3人各乘不同的热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看甲、乙、丙的运动不可能是 ( )
A.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
D.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲
答案与解析(二)
基础过关练
1.A 质点是为了研究问题方便而引入的理想化模型,物体能否看作质点是由研究的问题决定的,当物体的大小和形状在研究的问题中属于次要因素时,可将物体看作质点,与物体的实际大小无关,故A正确,B、C错误;当研究体操运动员在空中的翻滚动作时,不能忽略体操运动员的身体大小,因此不能将其看作质点,D错误。
2.A 研究速度滑冰运动员滑冰的快慢时,人的大小、形状可以忽略不计,即可以看成质点,A符合题意;研究自由滑雪运动员的空中姿态、单板滑雪运动员的空中转体动作及花样滑冰运动员的花滑动作时,均要观看运动员的动作,不可以将运动员看作质点,B、C、D不符合题意。
3.B 质点是一个理想化模型,实际并不存在,只有当物体的形状、大小对所研究的问题的影响可以忽略时,才可以把它看成质点,与物体的体积大小无关,A错误;在研究投出篮球的运动轨迹时,篮球的形状和大小可以忽略不计,可以把其当作质点,B正确;研究地球上的昼夜更替时,地球自身的形状和大小不能忽略,不能把地球当作一个质点,C错误;判断汽车能否安全通过狭窄弯道时,汽车的大小不能忽略,不能把汽车看成质点,故D错误。
4.A 由于飞船离地球的高度远大于飞船本身大小,故在确定飞船离地球的高度时,可将飞船看作质点,A正确;在飞船飞行过程中调整姿态时、飞船与“天和核心舱”进行对接时及宇航员给同学们介绍“天和核心舱”内部情况时,飞船或核心舱的大小、形状和姿态对所研究的问题有影响,这些情况下不能看成质点,B、C、D错误。
5.A “竹排江中游”可能是以河岸或岸上的树木为参考系;若以竹排上的人为参考系,竹排是静止的,A正确,B错误。“青山两岸走”是以运动的竹排为参考系的,C、D错误。
6.D 选地面为参考系,歼-20的相对位置发生变化,是运动的,故A错误;选编队中某一架歼-20为参考系,编队中其他歼-20相对于该歼-20的位置没有变化,是静止的,故B错误;参考系可以任意选取,可以是静止的物体,也可以是运动的物体,故C错误,D正确。
7.A 与对面的山靠近的过程中,以自己为参考系,看到对面的山迎面“走”来,同一缆车里的人静止不动;以对面的山为参考系,会看到自己向山运动,两边的青山绿树静止不动。故A正确,B、C、D错误。
8.D 子弹在飞行员身旁运动,飞行员能够顺手抓住,说明飞行员和子弹之间接近相对静止,满足这种情况的条件是子弹和飞机运动的方向相同,速度大小很接近,故A、B、C错误,D正确。
9.D 两辆汽车在平直公路上以相同的速度并排行驶,两车相对静止,相对乘客来说,车轮边缘上的点在原地做圆周运动,故选D。
10.D 甲车内的人看见窗外树木向东移动,说明甲车向西运动;乙车内的人看到甲车向西运动,说明乙车向东运动或静止,或向西运动但速度小于甲车的速度,故A、B、C可能正确,D错误。选D。
11.C 甲看到楼房匀速上升,说明甲相对于地面匀速下降。乙看到甲匀速上升,说明乙相对地面也匀速下降,而且v乙>v甲。甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能停在空中,可能匀速上升,也可能匀速下降且v丙<v甲,故C不可能,A、B、D可能。
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