内容正文:
运动的描述
第1节 质点 参考系
第一章
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高中物理 必修 第一册 R
物理观念 科学思维 科学态度与责任
1.了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件。
2.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义。知道物体的运动具有相对性。结合实例,体会运动的相对性和绝对性。 初步体会建构物理模型的思维方式,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。 体会模型建构在自然规律探索中的作用,端正在解决生产、生活中的实践问题时应具备的科学态度。
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一、物体和质点
1.机械运动
(1)定义:物体的________随时间的变化。
(2)特点:自然界中最简单、最____的运动形态。
2.质点:在某些情况下,确实可以忽略物体的____和____,把它简化为一个________的点,这样的点叫作质点。
(1)物体可看成质点的条件:物体的____和____对研究问题的影响可忽略。
空间位置
基本
大小
形状
具有质量
大小
形状
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二、参考系
1.定义:在描述物体的运动时,首先要选定某个其他物体作为____,观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作______。
参考
参考系
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3.参考系的选取
(1)选择不同的参考系来观察____物体的运动,其结果会有所不同。
(2)参考系可以____选择,但选取得当,会使问题的研究变得简洁、方便。
(3)通常情况下,在讨论地面上物体的运动时,都以____为参考系。
同一
任意
地面
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1.(物理与体育)为了丰富学生的学校生活,学校每年都要召开学生运动会。在运动会上,运动员们奋勇争先,创造了一个个优秀的成绩,请判断下列说法的正误。(对的画“√”,错的画“×”)
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(1)计算运动员跑完全程的速度时,需要关注运动员的体形和身高。 ( )
(2)运动员在比赛过程中,相对地面是运动的。( )
(3)运动员在比赛过程中,相对比赛中的队友是静止的。( )
×
×
√
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2.(教材点拨P13)“思考与讨论”
(1)在研究如何才能踢出“香蕉球”时,能把足球看作质点吗?
(2)研究什么样的问题可以把足球看作质点?
提示:(1)不能,足球上各个点的运动轨迹、速度的不相同。
(2)研究足球飞行的轨迹形状时,可以将足球看作质点。
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在奥运会的比赛中,中国体育人以使命在肩、奋斗有我的精神,发扬顽强拼搏、奋勇争先的优良传统,为祖国争光,为奥运添彩。如图所示,在某次比赛中,运动员在空中做着优美的动作,请回答下列问题。
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[[问题设计]
(1)只研究运动员的行进路线时,能否把她看成质点?
(2)要评价运动员的动作是否优美和标准,能否把她看成质点?
提示:(1)只研究运动员的行进路线时不必在意她的动作,可以把她看成质点。
(2)评价运动员动作优美和标准的重要指标是她的肢体动作,这时不能把她看成质点。
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1.质点的特点
(1)没有大小和形状,具有物体的全部质量。
(2)是理想化的物理模型,实际并不存在。
2.把物体看成质点的常见情况
(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时,可以将物体看成质点。
(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,一般可以看成质点。
(3)物体有转动,但相对于平动而言可以忽略其转动时,可以把物体看成质点。
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3.理想化模型
“理想化模型”是突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的“物理模型”,是物理学中经常采用的一种研究方法。
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[例1] 质点是一种理想化的物理模型,在实际应用中是否把某一物体看作质点要具体问题具体分析,如下图各情境,可以把研究对象看作质点的是 ( )
B
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A. 研究地球上物体重力的变化
B.求火星探测器“天问一号”发射升空过程的时间
C.研究体操运动员单臂大回环时身体各部分的运动情况
D.测定高铁列车通过比其略长的隧道所需的时间
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解 析
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[练1] (2024·浙江1月选考)杭州亚运会顺利举行,如图所示为运动会中的四个比赛场景。在下列研究中可将运动员视为质点的是 ( )
A.研究图甲运动员的入水动作
B.研究图乙运动员的空中转体姿态
C.研究图丙运动员在百米比赛中的平均速度
D.研究图丁运动员通过某个攀岩支点的动作
C
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解 析
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行人走在观景道路上,描述行人的运动时,参考系可以任意选择。但是,选择不同的参考系来观察同一运动,其结果会有所不同。
[问题设计]
行人向前走时,其左侧的建筑物,相对于行人来说,是向后运动,还是静止不动?
提示:选地面为参考系,其左侧的建筑物是静止不动的,行人向前运动;选行人为参考系,其左侧的建筑物是向后运动的。
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1.判断参考系的两种方法
(1)静物法:明确观察到的现象中,什么物体是运动的,什么物体是静止的,静止的物体可能就是参考系。
(2)假设法:假设以某物体为参考系,看对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。
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2.性质
(1)相对性:用来作为参考系的物体都是假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的。
(2)任意性:参考系的选取具有任意性,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
注意:比较不同物体的运动时,应选择同一参考系。
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[例2] 云台山是全球首批世界地质公园,青龙峡景点有“中原第一峡谷”的美誉,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,乘坐索道缆车不仅可以观赏怡人的风景,还能感觉悬挂在高空的刺激感。如图所示,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 ( )
D
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解 析
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[练2] 电视剧中常常有演员“腾云驾雾”的镜头,这可能是采用“背景拍摄法”:让演员站在平台上,做着飞行的动作,在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云,同时加上烟雾效果;摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头。放映时,观众就感觉到演员在“腾云驾雾”。这时观众所选的参考系是 ( )
A.演员 B.平台
C.飘动的白云 D.烟雾
C
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解 析
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选取参考系的方法——相对运动法
研究运动学问题时必须选取参考系,而参考系的选取原则上是任意的。一般情况下,选取地面或相对地面静止的物体为参考系。但在研究有相对运动的两个以上物体的运动时,可巧妙地选取其中一个物体作为参考系,那将会简化解题过程,从而达到化难为易、事半功倍的效果。
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实际运动的物体,一般都十分复杂,涉及许多因素,要准确描述其规律,并不是一件容易的事。若忽略次要因素,抓住主要因素,即建构物理模型,是一种研究物理问题的科学的思维方法。
[例3] (生活情境)(2025·山东济南检测)小梅乘汽车去姥姥家度假,汽车行驶在平直公路上,小梅透过车窗看去感觉电线杆周围的景物好像在绕电线杆转动似的,如图所示。这是因为,以电线杆为参照物,远处的村庄在向汽车前进的________(填“相同”或“相反”)方向运动,近处的小树在向汽车前进的______(填“相同”或“相反”)方向运动。
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由题图可知,当汽车与小树、电线杆和村庄在一条直线上时,汽车在向右行驶,则人从车里往外看时,会看到村庄相对于电线杆向右运动,即以电线杆为参照物,远处的村庄在向汽车前进的相同方向运动;同理,以电线杆为参照物,近处的小树在向汽车前进的相反方向运动。
解 析
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[练3] (体育情境)研究下列运动员的比赛成绩时,可视为质点的是 ( )
B
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研究运动员空中技巧时、花样滑冰时、单板滑雪时,运动员的肢体动作对成绩有影响,不能把运动员看成质点,A、C、D错误;长距离越野滑雪时,运动员的大小、形状对成绩几乎没有影响,可以把运动员看成质点,B正确。
解 析
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[练4] (生活情境)(2025·湖南常德高一期末)野蜂身形很小,很难直接追踪,寻蜂爱好者根据蜂的习性,发现用白色羽毛套住蜂腰,就可以追踪野蜂,找到蜂巢。下列关于野蜂的说法正确的是 ( )
C
A.野蜂身形体积很小,可以把它看作质点
B.观察野蜂采花时,可以把它看作质点
C.追踪野蜂回巢踪迹时可以把它看作质点
D.飞得很快的野蜂不能看作质点,飞得慢的野蜂可以看作质点
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能否看作质点,取决于物体的大小和形状对所研究的问题是否有影响,不能只看体积或者运动状态,A、D错误;观察野蜂采花时,要看到采花的动作,不能把野蜂看作质点,B错误;追踪野蜂回巢踪迹时,野蜂自身的大小和形状可以忽略,可以看成质点,C正确。
解 析
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物体运动情况的判断方法
(1)确定研究对象;
(2)根据题意选择合适的参考系;
(3)分析被研究物体相对于所选参考系的位置变化情况。
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B
1.如图所示的体育比赛中,在评判运动员比赛成绩时,可将运动员视为质点的是 ( )
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平衡木、跳水和双杠比赛时,评判员要看运动员的动作和姿势,不能把运动员看作质点,A、C、D错误;马拉松比赛是对比运动时间的长短,可以把运动员看作质点,B正确。
解 析
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2.(多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造手枪时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。这样,当子弹在枪管中运动时,会按照旋转的方式前进,离开枪管后,子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响,从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法正确的是 ( )
BD
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A.当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时,可以把子弹看作质点
B.当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,可以把子弹看作质点
C. 无论研究什么问题都可以把子弹看作质点
D.能否将子弹看作质点,取决于我们所研究的具体问题
素养训练 学业评价
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解 析
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3.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的树不断向后移动,也有小轿车不时飞驰而过,张华想到物理学中的参考系,自言自语说“自己是静止的,同时在向前运动,也在向后运动”。那么这三种情况的参考系分别是 ( )
A
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4.(2023·浙江1月选考)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 ( )
C
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5.2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,神舟十九号载人飞船入轨后,将按照预定程序,与空间站组合体进行自主快速交会对接,如图所示,下列说法正确的是 ( )
D
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A.对接成功后,以空间站为参考系,神舟十九号飞船是运动的
B.对接成功后,以太阳为参考系,整个空间站是静止的
C.神舟十九号飞船在与空间站组合体对接的过程,可将它们视为质点
D.研究空间站绕地球飞行的时间时,可将空间站视为质点
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C
6.如图所示的是双人跳水比赛的情景,下列说法正确的是 ( )
A.教练为了研究两人的技术动作,可将图片中的两人视为质点
B.两人在下落过程中,感觉水面是静止的
C.甲运动员感觉乙运动员是静止的
D.观众观看两人比赛时,可将两人视为质点
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课时梯级训练(1)
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谢谢观看
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(2)质点是一种理想化的模型,真正的质点是不存在的。
↓
探究点一___物体和质点
研究地球上重力的变化,地球自身的形状和大小不能忽略,不能视为质点,A错误;火星探测器发射升空的过程所用的时间,探测器的大小相对升空经过的路径长度可以忽略不计,所以能视为质点,B正确;研究体操运动员单臂大回环时身体各部分的运动情况,运动员的形状和大小不能忽略,所以不能视为质点,C错误;高铁列车的长度相对隧道不能忽略不计,不能视为质点,D错误。
研究题图甲运动员的入水动作时,运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略,此时运动员不能被视为质点,A错误;研究题图乙运动员的空中转体姿态时,运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略,此时运动员不能被视为质点,B错误;研究题图丙运动员在百米比赛中的平均速度时,运动员的形状和体积对所研究问题的影响能够忽略,此时运动员能被视为质点,C正确;研究题图丁运动员通过某个攀岩支点的动作时,运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略,此时运动员不能被视为质点,D错误。
探究点二___参考系
A.以该游客自己为参考系,看到对面的山静止不动
B.以对面的山为参考系,该游客自己静止不动
C.以该游客自己为参考系,看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近
D.以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后走去
以该游客自己为参考系,看到对面的山迎面走来,A错误;以对面的山为参考系,该游客自己向山运动,B错误;以该游客自己为参考系,看到同一缆车里的人静止不动,C错误;以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后走去,D正确。
演员站在平台上,在他的背后有急速飘动的白云,就感觉到演员在“腾云驾雾”,通过题目所给的条件,我们可以知道所选的参考系是急速飘动的白云,观众认为白云静止不动,所以感觉是演员在飞速前进,C正确。
创新探究___解决实际问题
答案:相同 相反
在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状,因而不可以把子弹看作质点,A、C错误;但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可以忽略,可以将子弹看作质点,B、D正确。
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
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,综上,A正确。
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
神舟十五号飞船和空间站天和核心舱成功对接后,在轨绕地球做圆周运动,选地球为参考系,二者都是运动的,A、B错误;神舟十五号飞船和空间站天和核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。
对接成功后,以空间站为参考系,神舟十九号飞船是静止的,A错误;对接成功后,以太阳为参考系,空间站与太阳的位置发生变化,故整个空间站是运动的,B错误;神舟十九号飞船在与空间站组合体对接过程,二者的大小、形状以及各部分的运动差异均不能忽略,所以不能将它们视为质点,C错误;研究空间站绕地球飞行的时间时,空间站的大小、形状以及各部分的运动差异均可以忽略,可将空间站视为质点,D正确。
教练为了研究两人的技术动作,不能忽略人的形状,不能将图片中的两人视为质点,A错误;两人在下落过程中,相对水面下降,所以感觉水面是运动的,B错误;两个运动员的动作一致,所以甲运动员感觉乙运动员是静止的,C正确;观众观看两人比赛时,要看动作,不能将两人视为质点,D错误。
$$