第一节 质点 物理模型（导学案）物理沪科版2020必修第一册

第一节 质点 物理模型 导学案 1．初步形成运动的观念，能用文字叙述、数学关系和图像描述运动的过程。 2．了解建构质点模型的抽象方法和质点模型的使用条件，能在特定情境下将物体抽象为质点。 1．理解什么是质点，知道把物体看作质点的条件。（重点） 2．知道质点是一种理想化物理模型，知道建立理想化物理模型是研究物理问题的常用方法．（难点） 【知识回顾】 一、机械运动 在物理学中，把物体__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基本的运动形态。 二、质点 1．定义：在某些情况下，可以忽略物体的 __大小_______和___形状_______，把实际的物体抽象为一个有___质量______的点。 2．物体抽象为质点的条件： （1）当研究对象的__尺寸______与其运动范围相比小得多时。 （2）研究对象__整体_______的运动，无须考虑对象各组成部分的运动差异。 三、物理模型 1．定义：在物理学中，通过突出事物的___主要______因素、忽略_次要______因素而建立起来的___理想化__“模型”。 2．质点是一种物理模型，实际是___不存在________（存在／不存在）的。____模型_____建构是一种重要的思（4）描述同一物体的运动时，选择的参照物不同，结论一般不同。 【自主预习】 1．质点的定义：在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点。 2．一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的。 3．静止与运动：自然界的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，而运动是绝对的。 4．运动的相对性：描述某个物体的位置随时间的变化时，是相对于其他物体而言的。 思考与讨论： 跑步时，我们奋力摆动双臂，大步向前的同时努力地调整着身体各部位的姿态；鸟儿飞翔时躯干向前，但翅膀随躯干向前的同时还需上下扇动。在人、鸟等具有一定大小和形状的研究对象上各部位的运动情况不尽相同。 人从起点跑到了终点；鸟儿从这棵树飞到了那棵树。在这些描述中，我们不需要考虑运动物体的大小、形状和物体上各个部位的运动差异，可以把人或鸟简化为一个只有质量的“点”，即把对实际物体运动的描述转化为对“点”的运动的描述。 在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把实际的物体抽象为一个有质量的点，这样的点称为质点（point mass）。 何种条件下可将物体抽象为质点？ 物体是否能抽象为质点是有条件的，取决于所研究的具体问题。物体能否抽象为质点，取决于在研究的问题中，物体的大小和形状能否忽略不计。所谓没有大小和形状、只有质量的点实际是不存在的。质点是我们在研究实际物体的运动时，为了突出影响物体运动的主要因素，从实际物体抽象出来的物理模型。 为何要构建物理模型？ 模型建构是一种重要的思想方法。通过模型建构可以对生活中的现象做进一步分析，从而能够对现象发展情况作出预测，并根据预测作出决策控制。例如，天气预报是气象研究人员在建构气象模型的基础上对一段时间天气所做的预报；经济学家通过构建经济模型对经济现象作出分析，供政府部门决策参考；产品研发人员通过构建模型来进行新产品的研发。 学会物理模型构建是学习物理的重要基础。 一、物体和质点 1．质点：忽略物体的大小和形状用来代替物体的、有质量的点； 2．条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计时。 【思考与讨论】 1． 图 中列车沿直线轨道通过隧道。两位同学对列车是否能视为质点持有不同观点，他们的观点在一定的条件下都是合理的。讨论什么情况下列车可以视为质点，什么情况下列车不能视为质点? 2．当将扳手放在光滑水平面上推出后，会发现扳手边旋转边向前运动，如果不考虑扳手的旋转，可以认为扳手整体在做匀速直线运动。如图 1–2（a）所示，在扳手的三个位置标注 A、B、C 三点。图 1–2（b）是扳手由左向右运动的部分频闪照片，图中画出了扳手上 A、B、C 三点在水平面上运动的轨迹，试问扳手上哪个点的运动可以反映扳手整体的运动。说明理由。 结论总结： 1．是不是很小的物体才能看作质点，很大的物体不能看做质点？ 2．当涉及问题研究物体自身转动和具体动作时，物体是否可看做质点？ 3．日常生活中是否存在质点？ 4．物理中的“质点”和几何中的点有哪些异同？ 课堂小结： 1．定义：用来代替物体的具有质量的点． 2．物体可看作质点的两种情况 (1)物体的大小和形状可以忽略． (2)物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动． 3．一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的． 4．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，并将其作为研究对象，这是经常采用的一种科学研究方法，即建立理想化模型法．质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用． 1．2023年7月8日，动画电影《长安三万里》在中国内地上映，借高适之口回顾了其与李白的过往故事。李白的诗句以浪漫奔放著称，下列诗句在描述机械运动的是（　　） A．危楼高百尺 B．千金散尽还复来 C．白发三千丈 D．千里江陵一日还 【答案】D 【详解】A．“危楼高百尺”描述楼的高度，属于静态空间属性，未涉及位置变化，故A错误； B．“千金散尽还复来”描述金钱的流转，与经济相关，无物体空间位置变化，故B错误； C．“白发三千丈”用夸张手法描述头发长度，属于静态属性，无时间或位置变化，故C错误； D．“千里江陵一日还”中“千里”是位移，“一日”是时间，明确描述了位置随时间的变化，符合机械运动的定义，故D正确。 故选D。 2．下列不属于机械运动的是（    ） A．蚂蚁在树叶上爬行 B．煤燃烧的过程 C．划龙舟比赛 D．流星划过夜空 【答案】B 【详解】A．蚂蚁的爬行，蚂蚁的位置在发生变化，所以蚂蚁的爬行属于机械运动，A错误； B．煤燃烧的过程是化学转化为内能的过程，不涉及物体位置的变化，不是机械运动，B正确； C．划龙舟比赛，龙舟的位置在发生变化，所以划龙舟比赛属于机械运动，C错误； D．流星划过夜空，流星的位置在发生变化，所以流星划过天空属于机械运动，D错误。 故选B。 3．2025年的春晚，一群穿着大花袄的机器人手里挥着红手绢，扭着东北秧歌，超炫的表演火遍了全世界。观察机器人，可将其视为质点的是（　　） A．谢幕鞠躬时 B．跳舞时 C．抛手帕时 D．行走的轨迹 【答案】D 【详解】A．观察机器人谢幕鞠躬时，机器人的形状大小不能忽略不计，不可以将其视为质点，故A错误； B．观察机器人跳舞时，机器人的形状大小不能忽略不计，不可以将其视为质点，故B错误； C．观察机器人抛手帕时，机器人的形状大小不能忽略不计，不可以将其视为质点，故C错误； D．观察机器人行走的轨迹时，机器人的形状大小能忽略不计，可以将其视为质点，故D正确。 故选D。 4．2024年5月28日，历时约8.5小时，神舟十八号载人飞船的航天员刷新了中国航天员单次出舱活动时间纪录，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备巡检等任务。下列说法正确的是（    ） A．执行载人飞船与核心舱交会对接时，可将载人飞船看作质点 B．研究宇航员出舱太空行走的姿态，可将宇航员看作质点 C．操作机械臂旋转的工作过程，可将机械臂看作质点 D．研究载人飞船绕地球一圈的时间，可将载人飞船看作质点 【答案】D 【详解】A．执行载人飞船与核心舱交会对接时，载人飞船的形状大小不能忽略不计，不可以将载人飞船看作质点，故A错误； B．研究宇航员出舱太空行走的姿态，宇航员的形状大小不能忽略不计，不可以将宇航员看作质点，故B错误； C．操作机械臂旋转的工作过程，机械臂的形状大小不能忽略不计，不可以将机械臂看作质点，故C错误； D．研究载人飞船绕地球一圈的时间，载人飞船的形状大小能忽略不计，可将载人飞船看作质点，故D正确。 故选D。 5．科学家建立“质点”这一概念运用到的方法是（    ） A．理想模型 B．等效替代 C．理想实验 D．控制变量 【答案】A 【详解】质点是只有质量没有大小的理想化模型，实际中并不存在。 故选A。 6．理想模型是把客观存在的实际物体加以理想化，质点是高中物理第一个理想化模型，下列说法正确的是（　　） A．在研究战斗机如何飞行和调整飞行姿态时可以把战斗机看成质点 B．我国首列加长版动车组“复兴号”亮相总长度超过415m，在研究“复兴号”过2000m的铁路涵洞时，“复兴号”可看作质点 C．运动员在花样游泳比赛中可视为质点，运动员在艺术体操表演赛中不能视为质点 D．在研究嫦娥五号绕月球公转的运动轨迹时，嫦娥五号可看作质点 【答案】D 【详解】A．在研究战斗机如何飞行和调整飞行姿态时，要看飞机的机翼变动，这种情况不可以把战斗机看成质点，故A错误； B．“复兴号”亮相总长度与铁路涵洞的长度相差不大，所以“复兴号”过铁路涵洞时要考虑其长度，这种情况“复兴号”不能可看作质点，故B错误； C．花样游泳比赛与艺术体操表演赛，都要求运动员的形体动作优美，都不能视为质点，故C错误； D．在研究嫦娥五号绕月球公转的运动轨迹时，嫦娥五号的形状和体积与公转半径比较时可以忽略不计，则嫦娥五号可看作质点，故D正确。 故选D。 7．下列关于质点的说法中，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．只有体积很小的物体才能看作质点 C．凡轻小的物体，皆可看作质点 D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看作质点 【答案】D 【详解】A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，引入这个概念可以简化我们分析的问题，不是没有意义，故A错误； B．体积大的物体也可以看作质点，研究地球的公转，地球可以看作质点，故B错误； C．轻小的物体，不一定可以看作质点，要看它的形状大小对分析的问题有没有影响，故C错误； D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，可以忽略不计时，即可把物体看作质点，故D正确。 故选D。 8．下列关于质点的说法正确的是（　　） A．只有体积比较小的物体才可以看作质点 B．平动的物体都可以看作质点 C．物体抽象为质点时，其大小和质量均忽略不计 D．质点并不是真实存在的 【答案】D 【详解】在所研究的问题中，物体的形状大小对所研究的问题没有影响或影响很小可以忽略时，可将物体看成全部质量集中于一点的有质量的点，即质点，因此并不是体积小才可以看成质点，而质点是理想化的物理模型，并不是真实存在的。 故选D。 9．我国“奋斗者”号如图所示，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 【详解】A．估算下降总时间时，“奋斗者”号大小形状可以忽略，可视为质点，故A正确； B．用推进器使其转弯时，“奋斗者”号大小形状不可以忽略，不可视为质点，故B错误； C．在海沟中穿越窄缝时，“奋斗者”号大小形状不可以忽略，不可视为质点，故C错误； D．科学家在其舱内进行实验时，“奋斗者”号大小形状不可以忽略，不可视为质点，故D错误。 故选A。 10．以下运动能把运动员当作质点的是（　　） A．  B．  C．   D．   【答案】D 【详解】马术、体操、跳水不能忽略运动员的形状和大小，不能把运动员当作质点；男子10000米可以忽略运动员的形状和大小，能把运动员当作质点。 故选D。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 质点 物理模型 导学案 1．初步形成运动的观念，能用文字叙述、数学关系和图像描述运动的过程。 2．了解建构质点模型的抽象方法和质点模型的使用条件，能在特定情境下将物体抽象为质点。 1．理解什么是质点，知道把物体看作质点的条件。（重点） 2．知道质点是一种理想化物理模型，知道建立理想化物理模型是研究物理问题的常用方法．（难点） 【知识回顾】 一、机械运动 在物理学中，把物体__________随________的变化称为机械运动，机械运动是自然界中最基本的运动形态。 二、质点 1．定义：在某些情况下，可以忽略物体的__________和__________，把实际的物体抽象为一个有_________的点。 2．物体抽象为质点的条件： （1）当研究对象的________与其运动范围相比小得多时。 （2）研究对象_________的运动，无须考虑对象各组成部分的运动差异。 三、物理模型 1．定义：在物理学中，通过突出事物的_________因素、忽略_______因素而建立起来的_____“模型”。 2．质点是一种物理模型，实际是___________（存在／不存在）的。_________建构是一种重要的思想方法。 【自主预习】 1．质点的定义：在某些情况下，可以忽略物体的____和___，把它简化为一个具有____的点，这样的点叫作质点。 2．一个物体能否看成质点是由_______决定的。 3．静止与运动：自然界的一切物体都处于永恒的运动中，_____的物体是不存在的，而运动是______。 4．运动的相对性：描述某个物体的位置随时间的变化时，是_____其他物体而言的。 思考与讨论： 跑步时，我们奋力摆动双臂，大步向前的同时努力地调整着身体各部位的姿态；鸟儿飞翔时躯干向前，但翅膀随躯干向前的同时还需上下扇动。在人、鸟等具有一定大小和形状的研究对象上各部位的运动情况不尽相同。 人从起点跑到了终点；鸟儿从这棵树飞到了那棵树。在这些描述中，我们不需要考虑运动物体的大小、形状和物体上各个部位的运动差异，可以把人或鸟简化为一个只有质量的“点”，即把对实际物体运动的描述转化为对“点”的运动的描述。 在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把实际的物体抽象为一个有质量的点，这样的点称为质点（point mass）。 何种条件下可将物体抽象为质点？ 物体是否能抽象为质点是有条件的，取决于所研究的具体问题。物体能否抽象为质点，取决于在研究的问题中，物体的大小和形状能否忽略不计。所谓没有大小和形状、只有质量的点实际是不存在的。质点是我们在研究实际物体的运动时，为了突出影响物体运动的主要因素，从实际物体抽象出来的物理模型。 为何要构建物理模型？ 模型建构是一种重要的思想方法。通过模型建构可以对生活中的现象做进一步分析，从而能够对现象发展情况作出预测，并根据预测作出决策控制。例如，天气预报是气象研究人员在建构气象模型的基础上对一段时间天气所做的预报；经济学家通过构建经济模型对经济现象作出分析，供政府部门决策参考；产品研发人员通过构建模型来进行新产品的研发。 学会物理模型构建是学习物理的重要基础。 一、物体和质点 1．质点：忽略物体的______用来代替物体的、有_____的点； 2．条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可________时。 【思考与讨论】 1． 图 中列车沿直线轨道通过隧道。两位同学对列车是否能视为质点持有不同观点，他们的观点在一定的条件下都是合理的。讨论什么情况下列车可以视为质点，什么情况下列车不能视为质点? 2．当将扳手放在光滑水平面上推出后，会发现扳手边旋转边向前运动，如果不考虑扳手的旋转，可以认为扳手整体在做匀速直线运动。如图 1–2（a）所示，在扳手的三个位置标注 A、B、C 三点。图 1–2（b）是扳手由左向右运动的部分频闪照片，图中画出了扳手上 A、B、C 三点在水平面上运动的轨迹，试问扳手上哪个点的运动可以反映扳手整体的运动。说明理由。 结论总结： 1．是不是很小的物体才能看作质点，很大的物体不能看做质点？ 2．当涉及问题研究物体自身转动和具体动作时，物体是否可看做质点？ 3．日常生活中是否存在质点？ 4．物理中的“质点”和几何中的点有哪些异同？ 课堂小结： 1．定义：用来代替物体的具有质量的点． 2．物体可看作质点的两种情况 (1)物体的大小和形状可以忽略． (2)物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动． 3．一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的． 4．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，并将其作为研究对象，这是经常采用的一种科学研究方法，即建立理想化模型法．质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用． 1．2023年7月8日，动画电影《长安三万里》在中国内地上映，借高适之口回顾了其与李白的过往故事。李白的诗句以浪漫奔放著称，下列诗句在描述机械运动的是（　　） A．危楼高百尺 B．千金散尽还复来 C．白发三千丈 D．千里江陵一日还 2．下列不属于机械运动的是（    ） A．蚂蚁在树叶上爬行 B．煤燃烧的过程 C．划龙舟比赛 D．流星划过夜空 3．2025年的春晚，一群穿着大花袄的机器人手里挥着红手绢，扭着东北秧歌，超炫的表演火遍了全世界。观察机器人，可将其视为质点的是（　　） A．谢幕鞠躬时 B．跳舞时 C．抛手帕时 D．行走的轨迹 4．2024年5月28日，历时约8.5小时，神舟十八号载人飞船的航天员刷新了中国航天员单次出舱活动时间纪录，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备巡检等任务。下列说法正确的是（    ） A．执行载人飞船与核心舱交会对接时，可将载人飞船看作质点 B．研究宇航员出舱太空行走的姿态，可将宇航员看作质点 C．操作机械臂旋转的工作过程，可将机械臂看作质点 D．研究载人飞船绕地球一圈的时间，可将载人飞船看作质点 5．科学家建立“质点”这一概念运用到的方法是（    ） A．理想模型 B．等效替代 C．理想实验 D．控制变量 6．理想模型是把客观存在的实际物体加以理想化，质点是高中物理第一个理想化模型，下列说法正确的是（　　） A．在研究战斗机如何飞行和调整飞行姿态时可以把战斗机看成质点 B．我国首列加长版动车组“复兴号”亮相总长度超过415m，在研究“复兴号”过2000m的铁路涵洞时，“复兴号”可看作质点 C．运动员在花样游泳比赛中可视为质点，运动员在艺术体操表演赛中不能视为质点 D．在研究嫦娥五号绕月球公转的运动轨迹时，嫦娥五号可看作质点 7．下列关于质点的说法中，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．只有体积很小的物体才能看作质点 C．凡轻小的物体，皆可看作质点 D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看作质点 8．下列关于质点的说法正确的是（　　） A．只有体积比较小的物体才可以看作质点 B．平动的物体都可以看作质点 C．物体抽象为质点时，其大小和质量均忽略不计 D．质点并不是真实存在的 9．我国“奋斗者”号如图所示，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 10．以下运动能把运动员当作质点的是（　　） A．  B．  C．   D．   知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $