摘要:
该高中物理学习任务单聚焦“质点”和“参考系”核心知识点,课前任务通过填空梳理机械运动概念、质点定义及理想化模型本质,明确参考系的定义与选择特性,搭建概念认知基础。课中结合方法总结提炼参考系选取原则,通过典型练习巩固质点抽象条件与参考系描述意义。课后任务拓展真实情境应用,形成“概念建构-方法提炼-情境应用”的学习支架,贯通运动描述的基础认知脉络。
资料突出科学思维中的模型建构与物理观念中的运动观念培养,以质点理想化模型为载体,引导学生理解科学抽象的本质。通过“奋斗者”号深潜、神舟十四号返回等真实科技情境设计习题,强化科学态度与责任。练习梯度分明,从辨析质点条件到综合参考系分析,覆盖不同研究场景,帮助学生掌握“抓主要因素、忽略次要因素”的学科方法,提升从物理学视角解释运动现象的能力。
内容正文:
高中物理人教版必修第一册
第一章《运动的描述》
1.1 质点 参考系 学习任务单
课题
1.1 质点 参考系
学习目标
1.了解质点的含义,知道质点是一种理想化模型。
2.知道将物体抽象为质点的条件。
3.理解参考系的概念及其对描述物体运动的意义。
课前学习任务
一、质点
1.机械运动:物体相对于其他物体在空间位置上随时间的变化,叫作机械运动,简称运动。
2.质点:在研究物体的运动时,如果物体各点的运动情况相同(填“相同”或“不相同”),或者它的大小和形状在所研究的问题中可以忽略,这时我们就可以把物体简化为一个有质量的点。用来代替物体的有质量的点叫作质点。
3.理想化模型:根据问题的内容和性质,抓住问题中的主要因素,忽略次要因素,建立一个与实际情况差距不大的理想化模型,是一种重要的科学研究方法。质点是(填“是”或“不是”)一个理想化模型。
二、参考系
1.参考系:研究一个物体运动时,选来作为参考的物体。
2.同一物体的运动,所选参考系不同,对物体运动的描述就会不同(填“就会不同”或“一定相同”)。
3.参考系的选择是任意(填“任意”或“唯一”)的。
4.坐标系:为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。如果物体沿直线运动,就建立直线坐标系。
课中学习任务
一、方法总结:
参考系的选取原则:以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则.
(1)研究地面上物体的运动时,常选地面或相对地面静止的物体作为参考系.
(2)研究某一系统中物体的运动时,常选系统为参考系.
二、练习巩固
1.2020年11月10日,我国“奋斗者”号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
2.2022年12月4日,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,下列情况中,可将飞船或“天和”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.航天员给同学们介绍“天和”核心舱内部情况时
3.物理学中的“质点”,是一种理想化模型,下列关于质点的说法中,正确的是( )
A.质点实际上并不存在,所以引入这个概念没有多大意义
B.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,可把物体看成质点
C.研究旋转乒乓球的接发球技术时,可以把乒乓球看成质点
D.研究地球的自转情况时,可以把地球看成质点
4.如图所示,下列几种情况下的物体,哪些可将物体当作质点来处理( )
甲 乙 丙 丁
A.甲:研究正在吊起货物的起重机的运动时
B.乙:研究正在旋转的硬币的运动时
C.丙:研究太空中宇宙飞船的位置时
D.丁:研究门的转动时
课中学习任务答案
1.A
解析 估算潜水器下降的总时间时,潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略,可以视为质点,A正确;用推进器使其转弯时和科学家在其舱内进行实验时,都需要研究潜水器本身的特点,不可视为质点,B、D错误;在海沟中穿越窄缝时,潜水器的大小和形状相对窄缝,尺寸不可以忽略,不可视为质点,C错误。
2.A
解析 由于飞船离地球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航天员给同学们介绍“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都有影响,这些情况下不能看作质点,B、C、D错误。
3.B
解析 质点是一种理想化模型,实际上并不存在,但是引入这个概念简化了要研究的问题,故A错误;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,可把物体看成质点,故B正确;研究旋转乒乓球的接发球技术时,乒乓球的大小和形状不能忽略,故不可以把乒乓球看成质点,故C错误;研究地球的自转情况时,地球的大小和形状不能忽略,不可以把地球看成质点,故D错误。
4.C [A、B、D选项中的研究对象的大小、形状忽略后,起重机、硬币、门的运动将无法研究,故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点;C选项中宇宙飞船的大小、形状忽略后,对于确定宇宙飞船的位置无影响,故C项中的宇宙飞船可以被当作质点,故C正确.]
课后学习任务
1.在观看冬奥会高山滑雪比赛时,看到电视画面中运动员身旁的树木不断地向后退,这时,我们可能是以下列哪个物体为参考系的( )
A.树木 B.大地
C.运动员 D.固定机位上的摄像师
2.在研究以下四种情况中提出的问题时,所涉及的对象可看作质点的是( )
3.如图所示的为A、B、C三列火车在一个车站的情境,A车上的乘客看到B车向东运动,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,C车上的乘客看到A车向西运动。关于站台上的人看A、B、C三列火车的运动情况,正确的是( )
A.A车一定向西运动 B.B车一定向东运动
C.C车一定是静止的 D.C车一定向西运动
4.某演员为某汽车做广告,他在高速行驶的卡车之间气定神闲摆出“一字马”姿势,下列说法正确的是( )
A.以演员为参考系,卡车运动得很慢
B.以地面为参考系,演员没有动
C.以卡车为参考系,演员没有动
D.无论以什么为参考系,演员都是运动的
5.北京奥运会火炬传递时,观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬选手所传递的圣火火焰如图所示,关于甲、乙火炬手相对于静止旗杆的运动情况,下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手所在地区风向不变)( )
A.甲、乙两火炬手一定向左运动
B.甲、乙两火炬手一定向右运动
C.甲火炬手向左运动,乙火炬手向右运动
D.甲火炬手可能静止,乙火炬手向左运动
课后学习任务答案
1.C 树木相对于树木、大地、固定机位上的摄像师是静止的,相对于运动员是向后运动的,所以选择的参考系是运动员,故C正确。
2.A [地球绕太阳公转时,地球的大小远小于地球到太阳的距离,符合看成质点的条件,A正确;火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止,不能将火车看成质点,B错误;花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性,不能将其看成质点,C错误;要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性),显然不能将其视为质点,D错误.]
3.A B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,说明B车一定向西运动;A车上的乘客看到B车向东运动,说明A车也是向西运动的,且车速比B车快;C车上的乘客看到A车向西运动,说明C车的运动状态可能是:①静止;②向东行驶;③向西行驶,但速度比B车慢。综上所述可知选项A正确。
4.C 依题意,演员与卡车相对静止,二者相对地面运动,所以以演员为参考系,卡车是静止的;以地面为参考系,演员是运动的,故A、B、D错误,C正确。
5.D
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