内容正文:
第1讲 质点 参考系
1. 学习目标
1.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。
2.经历质点模型的建构过程,初步体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索目然规律中的作用。
3.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义。结合实例,了解不同参考系中对同一运动的描述可能不同,体会运动的相对性和绝对性。
二.知识清单
知识点一:质点
1.定义:质点是忽略物体的大小和形状,仅用一个具有物体全部质量的点来代替物体的理想化物理模型,现实中并不存在,是物理学中科学抽象的研究方法。
2.适用条件:
(1)是物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计,比如研究地球绕太阳公转时,地球可视为质点;
(2)是物体各部分运动情况完全相同,其任意一点的运动能代表整体运动,比如匀速直线运动的木块,可视为质点。
(3)同一物体能否看成质点由研究问题决定。如研究火车过桥时间时不能看成质点,但研究火车从北京到上海的行程时可看成质点。
【即学即练】
1.下列情况中能将物体看成质点的是( )
A.研究蚂蚁搬运食物时的爬行姿态 B.研究篮球运动员投出的篮球运动轨迹
C.研究体操运动员的空翻动作 D.研究转动的电风扇叶片的运动
2.关于质点,下列说法正确的是( )
A.体积很小的物体一定能看成质点 B.体积很大的物体一定不能看成质点
C.同一物体在不同研究问题中可能是质点也可能不是 D.质点是真实存在的物体
知识点二:参考系
1.定义: 参考系是描述物体运动时,被选定作为参考标准的物体(或系统)。
2.关键特性(理解核心)
(1)任意性
参考系的选择不受限制,可任选静止或运动的物体作为参考系。
例如:研究汽车行驶,可选择地面、路边的树(静止参考系);
研究飞机间的相对位置,可选择另一架飞机(运动参考系)。
(2)相对性
同一物体的运动,因参考系不同,运动状态的描述可能不同。
例如:坐在行驶汽车里的乘客,以汽车为参考系是“静止”的,以地面为参考系是“运动”的;
下落的雨滴,以地面为参考系是“竖直下落”;以水平行驶的汽车为参考系是“斜向运动”。
(3)标准性
选定参考系后,需假定该参考系是静止的,以此为基准分析其他物体的运动。
3.选择原则
参考系的选择以简化运动描述、方便问题分析为目的。
例如:研究地面上物体的运动,通常选**地面(或相对地面静止的物体,如房屋、树木)为参考系;
研究天体运动,选太阳为参考系更便于分析(如地球公转);
研究相对运动(如两车会车),选其中一个运动物体为参考系,可简化相对速度的分析。
【即学即练】
1.小明乘坐一辆向东匀速行驶的公交车,以下说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木向东运动
B. 以公交车为参考系,迎面驶来的小汽车向西运动
C. 以地面为参考系,小明是静止的
D. 以车内的座椅为参考系,小明是运动的
2.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,甲车速度为 v_甲 = 40m/s ,乙车速度为 v_乙 = 25m/s 。以甲车为参考系,乙车的运动状态是( )
A. 向东运动,速度大小为 15m/s
B. 向西运动,速度大小为 15m/s
C. 向东运动,速度大小为 65m/s
D. 向西运动,速度大小为 65m/s
三.核心考点提炼
考点一:对质点的理解
1. 质点是抓住主要因素,忽略次要因素的理想化模型。
2.质点不同于几何中的“点”,质点有质量,而几何的“点”仅表示空间某一位置,质点只占有位置而不占空间。
3.质点是有质量的,因为如果把质量也忽略掉,物体的受力、运动等情况是不好分析的,所以不能把物体的质量忽略掉。
4.一个物体能否被看做质点,取决于所研究问题的性质,跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。如果物体的大小和形状对所研究问题没有影响,那么物体可以看做质点。即使是同一个物体,在研究的问题不同时,有的情况下可以看做质点,有的情况不可以看做质点。
(1)问题涉及的空间尺度远大于物体自身大小时,物体自身的大小可以忽略不计,可看做质点。
例:研究地球的公转时,虽然地球很大,但相对于地球到太阳之间的距离,地球的大小完全可以忽略,此时,地球可视为质点。
(2) 平动的物体通常可以视为质点,所谓平动,就是物体上任意一点的运动与整体的运动具有相同的特点,如从斜面上滑下来的木块,研究其下滑的快慢时,可视为质点。
【典例1】研究下列物体运动时,能看成质点的是( )
A. 研究舰载机在航母甲板上的起飞姿态
B. 研究地球自转
C.研究高铁从广州到长沙的运行时间
D.研究跳水运动员的落水动作
【典例2】下列关于质点的判断,正确的是( )
① 研究“蛟龙号”深海探测器在海底的采样动作时,探测器可视为质点
② 研究地球绕太阳公转的周期时,地球可视为质点
③ 研究乒乓球运动员的发球旋转时,乒乓球可视为质点
④ 研究高铁从武汉到广州的全程运行时间时,高铁可视为质点
A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ③④
【典例3】 (多选)关于“北斗三号”导航卫星,下列说法正确的是( )
A. 研究卫星的太阳能板展开过程时,卫星可视为质点
B. 研究卫星绕地球运行的轨道时,卫星可视为质点
C. 研究卫星与地面站的信号传输时,卫星可视为质点
D. 研究卫星的姿态调整(如天线指向控制)时,卫星可视为质点
考点二:运动相对性的理解
1. 参考系的相对性:同一物体的运动,参考系不同,运动描述(方向、速度)可能完全不同,要根据实际需求选择合适参考系,并分析不同参考系下物体的运动状态。
2.选定参考系后,需假定该参考系是静止的,以此为基准分析其他物体的运动。
3.相对速度的计算:若两物体发生相对运动时,如果选择其中一个物体为参考系,则另一个物体的速度称为相对速度。若两物体运动方向相同,相对速度为两物体的速度之差;若两物体运动方向相反,相对速度为速度之和,方向由参考系选择决定。
【典例1】公路上有一辆匀速行驶的公交车,下列说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木是静止的
B. 以车内乘客为参考系,公交车是静止的
C. 以地面为参考系,车内站立的乘客是静止的
D.以相邻同向行驶的货车为参考系,公交车一定是静止的
【典例2】甲、乙两人坐在沿平直公路行驶的同一辆汽车上,下列说法错误的是( )
A.以乙为参考系,甲是静止的 B.以公路旁的路标为参考系,甲、乙都是运动的
C.以迎面驶来的汽车为参考系,甲、乙乘坐的汽车速度大小为两车速度之和
D.以汽车的司机为参考系,公路旁的建筑物是静止的
【典例3】下列关于质点和参考系的说法正确的组合是( )
①研究嫦娥六号探测器奔月的整个过程,探测器可看成质点 ②研究嫦娥六号在月球表面的着陆动作,探测器可看成质点 ③研究同一物体的运动,选择不同参考系,运动描述一定不同 ④研究地球绕太阳公转,选择太阳为参考系比选择月球为参考系更简便
A. ①③ B.①④ C.②③ D.②④
1、 基础题
1.下列情景中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究跳水运动员在空中的翻转动作
B. 研究乒乓球运动员发球时球的旋转方向
C. 研究“复兴号”高铁从深圳到北京的运行时间
D. 研究机器人焊接时手臂的运动轨迹
2.小明坐在向东匀速行驶的公交车上,下列说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木向东运动
B. 以公交车为参考系,对面驶来的小汽车向西运动
C. 以地面为参考系,小明是静止的
D. 以路边的路灯为参考系,公交车是静止的
3.关于质点,下列说法正确的是( )
A. 体积很小的物体一定能视为质点
B. 体积很大的物体一定不能视为质点
C. 质点是真实存在的物体,只是体积极小
D. 同一物体能否视为质点,取决于研究的问题
4.一艘小船在平静的湖面上向西行驶,下列参考系中,能使小船的运动描述为“向东运动”的是( )
A. 岸边的柳树
B. 湖面上同向行驶但速度更快的小船
C. 湖面上反向行驶的小船
D. 坐在船上向西看的乘客
6.下列物体的运动中,能将其视为质点的是( )
A. 研究绕轴转动的电风扇叶片
B. 研究跳芭蕾舞演员的肢体动作
C. 研究沿平直轨道匀速运动的木箱
D. 研究水平抛出的乒乓球的旋转
6.坐在教室里的同学,下列说法中能说明该同学是运动的是( )
A. 以教室的课桌为参考系
B. 以教室的黑板为参考系
C. 以窗外行驶的汽车为参考系
D. 以坐在旁边的同学为参考系
二、提高题
7.下列关于质点的判断,正确的是( )
① 研究地球自转时,地球能视为质点
② 研究月球绕地球公转时,月球能视为质点
③ 研究舰载机在航母甲板上的起飞姿态时,舰载机能视为质点
④ 研究货车从武汉到广州的运输时间时,货车能视为质点
A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ③④
8.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,甲车速度为v_1=30m/s,乙车速度为v_2=20m/s。下列说法正确的是( )
A. 以甲车为参考系,乙车向东运动(假设两车向东行驶)
B. 以乙车为参考系,甲车的速度大小为10m/s
C. 以地面为参考系,两车的相对速度为50m/s
D. 以路边的路标为参考系,甲车的速度小于乙车
9.关于“祝融号”火星车,下列说法正确的是( )
A. 研究火星车在火星表面的行驶轨迹时,不能将其视为质点
B. 研究火星车机械臂的采样动作时,能将其视为质点
C. 以火星为参考系,火星车是静止的(不考虑行驶时)
D. 以地球为参考系,火星车的运动轨迹是直线
10.两辆汽车在平直公路上相向行驶,甲车速度为25m/s(向东),乙车速度为15m/s(向西)。以甲车为参考系,乙车的速度大小和方向是( )
A. 10m/s,向东 B. 40m/s,向西 C. 10m/s,向西 D. 40m/s,向东
11.下列研究中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究绳子绕定滑轮转动时绳子的形变
B. 研究子弹穿过一张纸牌的时间(子弹长度不可忽略)
C. 研究飞机从成都到上海的航程
D. 研究篮球运动员运球时球的反弹角度
12.电梯以1m/s的速度匀速上升,电梯内的乘客看到电梯外的天花板上的灯,下列说法正确的是( )
A. 以乘客为参考系,灯向下运动
B. 以地面为参考系,灯向上运动
C. 以电梯为参考系,灯的速度大小为1m/s
D. 以灯为参考系,乘客是静止的
三、近三年全国高考题
1.(2024·浙江1月选考——考查知识点:参考系的相对性)“神舟十七号”载人飞船与空间站“天宫”完成对接后,一起在轨道上运行。下列说法正确的是( )
A. 以地球为参考系,“天宫”空间站是静止的
B. 以“神舟十七号”为参考系,“天宫”空间站是运动的
C. 以太阳为参考系,“神舟十七号”和“天宫”均做曲线运动
D. 以“天宫”空间站为参考系,地球是静止的
2.(2023·全国甲卷(改编)——考查知识点:质点的判断)关于月球和月球探测器,下列说法正确的是( )
A. 研究月球绕地球公转的周期时,月球不能视为质点
B. 研究月球探测器在月球表面的采样动作时,探测器能视为质点
C. 研究月球自转时,月球不能视为质点
D. 研究月球探测器从地球到月球的飞行时间时,探测器不能视为质点
3.(2023·浙江6月选考——考查知识点:参考系的相对性)“神舟十五号”飞船与空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行。下列说法正确的是( )
A. 选地球为参考系,“天和”核心舱是静止的
B. 选“神舟十五号”为参考系,“天和”核心舱是运动的
C. 选“天和”核心舱为参考系,“神舟十五号”是静止的
D. 选太阳为参考系,“神舟十五号”是静止的
4.(2022·浙江1月选考——考查知识点:质点的判断)下列情景中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究高铁列车从杭州到北京的运行时间
B. 研究列车车轮的转动情况
C. 研究舰载机在航母上的起飞姿态
D. 研究跳水运动员在空中的翻转动作
5.(2024·福建模拟(高考高频考点)——考查知识点:参考系与相对运动)甲、乙两辆汽车在同一直线上运动,甲车以20m/s的速度向东行驶,乙车以15m/s的速度向西行驶。以甲车为参考系,乙车的速度大小和方向是( )
A. 5m/s,向东 B. 35m/s,向西 C. 5m/s,向西 D. 35m/s,向东
6.(2023·江苏模拟(高考真题改编)——考查知识点:质点判断与参考系结合)“天问二号”探测器计划执行小行星采样返回任务,下列说法正确的是( )
A. 研究探测器从地球到小行星的飞行轨迹时,不能将其视为质点
B. 研究探测器在小行星表面着陆时的姿态,能将其视为质点
C. 以小行星为参考系,探测器着陆前是运动的
D. 以地球为参考系,探测器的运动轨迹是直线
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第1讲 质点 参考系
1. 学习目标
1.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。
2.经历质点模型的建构过程,初步体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索目然规律中的作用。
3.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义。结合实例,了解不同参考系中对同一运动的描述可能不同,体会运动的相对性和绝对性。
二.知识清单
知识点一:质点
1.定义:质点是忽略物体的大小和形状,仅用一个具有物体全部质量的点来代替物体的理想化物理模型,现实中并不存在,是物理学中科学抽象的研究方法。
2.适用条件:
(1)是物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计,比如研究地球绕太阳公转时,地球可视为质点;
(2)是物体各部分运动情况完全相同,其任意一点的运动能代表整体运动,比如匀速直线运动的木块,可视为质点。
(3)同一物体能否看成质点由研究问题决定。如研究火车过桥时间时不能看成质点,但研究火车从北京到上海的行程时可看成质点。
【即学即练】
1.下列情况中能将物体看成质点的是( )
A.研究蚂蚁搬运食物时的爬行姿态 B.研究篮球运动员投出的篮球运动轨迹
C.研究体操运动员的空翻动作 D.研究转动的电风扇叶片的运动
解析:选B.
A、蚂蚁爬行姿态,蚂蚁的肢体动作是研究重点,形状大小不能忽略,不能看成质点,A选项错误;
B、篮球运动轨迹,篮球的大小和形状对轨迹研究影响极小,可看成质点,B选项正确;
C、体操运动员空翻,动作细节是核心,不能看成质点,C选项错误;
D、电风扇叶片转动,叶片的形状和转动状态是研究关键,不能看成质点,D选项错误。
2.关于质点,下列说法正确的是( )
A.体积很小的物体一定能看成质点 B.体积很大的物体一定不能看成质点
C.同一物体在不同研究问题中可能是质点也可能不是 D.质点是真实存在的物体
解析:选C.
A、如研究原子内部结构时,体积很小的原子不能看成质点,A选项错误;
B、如研究地球绕太阳公转,体积很大的地球可看成质点,B选项错误;
C、如研究火车行程时火车是质点,研究火车车轮转动时则不是,C选项正确;
D、质点是理想化模型,现实中不存在,D选项错误。
知识点二:参考系
1.定义: 参考系是描述物体运动时,被选定作为参考标准的物体(或系统)。
2.关键特性(理解核心)
(1)任意性
参考系的选择不受限制,可任选静止或运动的物体作为参考系。
例如:研究汽车行驶,可选择地面、路边的树(静止参考系);
研究飞机间的相对位置,可选择另一架飞机(运动参考系)。
(2)相对性
同一物体的运动,因参考系不同,运动状态的描述可能不同。
例如:坐在行驶汽车里的乘客,以汽车为参考系是“静止”的,以地面为参考系是“运动”的;
下落的雨滴,以地面为参考系是“竖直下落”;以水平行驶的汽车为参考系是“斜向运动”。
(3)标准性
选定参考系后,需假定该参考系是静止的,以此为基准分析其他物体的运动。
3.选择原则
参考系的选择以简化运动描述、方便问题分析为目的。
例如:研究地面上物体的运动,通常选**地面(或相对地面静止的物体,如房屋、树木)为参考系;
研究天体运动,选太阳为参考系更便于分析(如地球公转);
研究相对运动(如两车会车),选其中一个运动物体为参考系,可简化相对速度的分析。
【即学即练】
1.小明乘坐一辆向东匀速行驶的公交车,以下说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木向东运动
B. 以公交车为参考系,迎面驶来的小汽车向西运动
C. 以地面为参考系,小明是静止的
D. 以车内的座椅为参考系,小明是运动的
解析:选B.
A、以公交车(向东运动)为参考系,路边树木的相对位置向西变化,因此树木向西运动,A选项错误。
B、迎面驶来的小汽车相对于向东运动的公交车,其相对速度为两者速度之和,且方向向西,因此以公交车为参考系,小汽车向西运动,B选项正确。
C、以地面为参考系,小明随公交车向东运动,因此是运动的,C选项错误。
D、小明与车内座椅相对位置不变,以座椅为参考系,小明是静止的,D选项错误。
2.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,甲车速度为 v_甲 = 40m/s ,乙车速度为 v_乙 = 25m/s 。以甲车为参考系,乙车的运动状态是( )
A. 向东运动,速度大小为 15m/s
B. 向西运动,速度大小为 15m/s
C. 向东运动,速度大小为 65m/s
D. 向西运动,速度大小为 65m/s
解析:选B.
以甲车为参考系时,甲车被假定为“静止”,乙车的相对速度为
v相对 = v乙 - v甲 = 25m/s - 40m/s = -15m/s ,负号表示方向与甲车运动方向相反,由于甲车向东行驶,因此乙车相对于甲车向西运动,速度大小为 15m/s ,故选项B正确。
三.核心考点提炼
考点一:对质点的理解
1. 质点是抓住主要因素,忽略次要因素的理想化模型。
2.质点不同于几何中的“点”,质点有质量,而几何的“点”仅表示空间某一位置,质点只占有位置而不占空间。
3.质点是有质量的,因为如果把质量也忽略掉,物体的受力、运动等情况是不好分析的,所以不能把物体的质量忽略掉。
4.一个物体能否被看做质点,取决于所研究问题的性质,跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。如果物体的大小和形状对所研究问题没有影响,那么物体可以看做质点。即使是同一个物体,在研究的问题不同时,有的情况下可以看做质点,有的情况不可以看做质点。
(1)问题涉及的空间尺度远大于物体自身大小时,物体自身的大小可以忽略不计,可看做质点。
例:研究地球的公转时,虽然地球很大,但相对于地球到太阳之间的距离,地球的大小完全可以忽略,此时,地球可视为质点。
(2) 平动的物体通常可以视为质点,所谓平动,就是物体上任意一点的运动与整体的运动具有相同的特点,如从斜面上滑下来的木块,研究其下滑的快慢时,可视为质点。
【典例1】研究下列物体运动时,能看成质点的是( )
A. 研究舰载机在航母甲板上的起飞姿态
B. 研究地球自转
C.研究高铁从广州到长沙的运行时间
D.研究跳水运动员的落水动作
解析:选C。
A、需关注舰载机起飞时的姿态细节,不能看成质点,A选项错误;
B、研究地球自转,地球不同位置转动情况不同,不能看成质点,B选项错误;
C、研究高铁运行时间,高铁的大小形状对时间计算影响可忽略,能看成质点,C选项正确;
D、跳水动作需关注身体姿态,不能看成质点,D选项错误。
【典例2】下列关于质点的判断,正确的是( )
① 研究“蛟龙号”深海探测器在海底的采样动作时,探测器可视为质点
② 研究地球绕太阳公转的周期时,地球可视为质点
③ 研究乒乓球运动员的发球旋转时,乒乓球可视为质点
④ 研究高铁从武汉到广州的全程运行时间时,高铁可视为质点
A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ③④
解析:选B。
① 研究采样动作时,需关注探测器的机械臂姿态、采样位置等细节,其大小和形状不可忽略,不能视为质点。 ② 研究地球公转周期时,地球的大小远小于日地距离,对周期研究无影响,可视为质点。③ 研究乒乓球旋转时,球的旋转是核心研究对象,其形状不可忽略,不能视为质点。④ 研究高铁全程运行时间时,高铁的长度远小于武汉到广州的距离,对时间计算无影响,可视为质点。
【典例3】 (多选)关于“北斗三号”导航卫星,下列说法正确的是( )
A. 研究卫星的太阳能板展开过程时,卫星可视为质点
B. 研究卫星绕地球运行的轨道时,卫星可视为质点
C. 研究卫星与地面站的信号传输时,卫星可视为质点
D. 研究卫星的姿态调整(如天线指向控制)时,卫星可视为质点
解析:选B、C。
A、研究太阳能板展开过程,需关注板的形状和运动细节,卫星不能视为质点,A选项错误;
B、研究绕地轨道时,卫星的大小远小于轨道半径,可视为质点,B选项正确;
C、研究信号传输时,卫星的大小不影响信号传播路径的研究,可视为质点,C选项正确;
D、研究姿态调整时,需关注卫星的天线指向、机身角度等细节,不能视为质点,D选项错误。
考点二:运动相对性的理解
1. 参考系的相对性:同一物体的运动,参考系不同,运动描述(方向、速度)可能完全不同,要根据实际需求选择合适参考系,并分析不同参考系下物体的运动状态。
2.选定参考系后,需假定该参考系是静止的,以此为基准分析其他物体的运动。
3.相对速度的计算:若两物体发生相对运动时,如果选择其中一个物体为参考系,则另一个物体的速度称为相对速度。若两物体运动方向相同,相对速度为两物体的速度之差;若两物体运动方向相反,相对速度为速度之和,方向由参考系选择决定。
【典例1】公路上有一辆匀速行驶的公交车,下列说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木是静止的
B. 以车内乘客为参考系,公交车是静止的
C. 以地面为参考系,车内站立的乘客是静止的
D.以相邻同向行驶的货车为参考系,公交车一定是静止的
解析:选B。
A、 以公交车为参考系,路边树木相对于公交车位置不断变化,是运动的,A选项错误;
B、 车内乘客与公交车相对位置不变,公交车是静止的,B选项正确;
C、 以地面为参考系,乘客随公交车运动,是运动的,C选项错误;
D、 未明确货车与公交车速度关系,若速度不同,公交车相对于货车是运动的,D选项错误。
【典例2】甲、乙两人坐在沿平直公路行驶的同一辆汽车上,下列说法错误的是( )
A.以乙为参考系,甲是静止的 B.以公路旁的路标为参考系,甲、乙都是运动的
C.以迎面驶来的汽车为参考系,甲、乙乘坐的汽车速度大小为两车速度之和
D.以汽车的司机为参考系,公路旁的建筑物是静止的
解析:选D。
A、同一汽车上的甲和乙相对位置不变,A选项正确;
B、以路标为参考系,汽车带着甲、乙运动,B选项正确;
C、迎面驶来的两车相对速度为速度之和,C选项正确;
D、以司机为参考系,公路旁建筑物相对于汽车位置不断变化,是运动的,D选项错误。
【典例3】下列关于质点和参考系的说法正确的组合是( )
①研究嫦娥六号探测器奔月的整个过程,探测器可看成质点 ②研究嫦娥六号在月球表面的着陆动作,探测器可看成质点 ③研究同一物体的运动,选择不同参考系,运动描述一定不同 ④研究地球绕太阳公转,选择太阳为参考系比选择月球为参考系更简便
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析:选B。①研究探测器奔月全程,其大小形状对研究影响小,可看成质点,正确;②研究着陆动作,需关注探测器姿态,不能看成质点,错误;③选择不同参考系,运动描述可能相同,如坐在同一车上的两人,以车或对方为参考系均静止,错误;④研究地球公转,以太阳为参考系运动描述更简便,正确。
1、 基础题
1.下列情景中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究跳水运动员在空中的翻转动作
B. 研究乒乓球运动员发球时球的旋转方向
C. 研究“复兴号”高铁从深圳到北京的运行时间
D. 研究机器人焊接时手臂的运动轨迹
解析:选C。
A、需关注运动员的动作细节,不能看做质点,A选项错误;
B、选项需关注乒乓球的旋转,不能看做质点,B选项错误
C、高铁的长度远小于深圳到北京的距离,大小和形状对运行时间的研究无影响,可视为质点,C选项正确。
D、需关注机器人手臂的运动,三者的大小和形状对研究问题影响不可忽略,不能视为质点,D选项错误;
2.小明坐在向东匀速行驶的公交车上,下列说法正确的是( )
A. 以公交车为参考系,路边的树木向东运动
B. 以公交车为参考系,对面驶来的小汽车向西运动
C. 以地面为参考系,小明是静止的
D. 以路边的路灯为参考系,公交车是静止的
解析:选B。
AB、以公交车(向东运动)为参考系,路边树木和对面小汽车均向西运动,A选项错误,B选项正确;CD、以地面或路灯(静止参考系)为参考系,公交车和小明均向东运动,CD选项错误。
3.关于质点,下列说法正确的是( )
A. 体积很小的物体一定能视为质点
B. 体积很大的物体一定不能视为质点
C. 质点是真实存在的物体,只是体积极小
D. 同一物体能否视为质点,取决于研究的问题
解析:选D。
A、如研究原子内部结构时,体积小的原子不能视为质点,A选项错误;
B、如研究地球绕太阳公转时,体积大的地球可视为质点,B选项错误;
C、质点是理想化模型,现实中不存在,C选项错误;
D、质点的判断取决于研究问题中物体大小和形状是否可忽略,D选项正确。
4.一艘小船在平静的湖面上向西行驶,下列参考系中,能使小船的运动描述为“向东运动”的是( )
A. 岸边的柳树
B. 湖面上同向行驶但速度更快的小船
C. 湖面上反向行驶的小船
D. 坐在船上向西看的乘客
解析:选B。
A、静止,A选项错误;
B、同向且速度更快的小船为参考系,原小船相对其向东运动,B选项正确;
C、反向行驶,小船均向西运动,C选项错误;
D、以乘客为参考系,小船静止,D选项错误。
6.下列物体的运动中,能将其视为质点的是( )
A. 研究绕轴转动的电风扇叶片
B. 研究跳芭蕾舞演员的肢体动作
C. 研究沿平直轨道匀速运动的木箱
D. 研究水平抛出的乒乓球的旋转
解析:选C。
A、关注叶片的转动,A选项错误;
B、需关注演员的动作,B选项错误;
C、木箱各部分运动一致,大小和形状对研究其匀速运动无影响,可视为质点,A选项正确;
D、需关注乒乓球的旋转,三者的大小和形状不可忽略,D选项错误。
6.坐在教室里的同学,下列说法中能说明该同学是运动的是( )
A. 以教室的课桌为参考系
B. 以教室的黑板为参考系
C. 以窗外行驶的汽车为参考系
D. 以坐在旁边的同学为参考系
解析:选C。
以课桌、黑板、旁边同学(均相对教室静止)为参考系,该同学是静止的;以窗外行驶的汽车(运动参考系)为参考系,该同学相对汽车位置变化,是运动的,选项C正确。
二、提高题
7.下列关于质点的判断,正确的是( )
① 研究地球自转时,地球能视为质点
② 研究月球绕地球公转时,月球能视为质点
③ 研究舰载机在航母甲板上的起飞姿态时,舰载机能视为质点
④ 研究货车从武汉到广州的运输时间时,货车能视为质点
A. ①② B. ②④ C. ①③ D. ③④
解析:选B。
①研究地球自转,需关注地球不同位置的运动,不能视为质点;②研究月球公转,月球大小远小于地月距离,能视为质点;③研究舰载机起飞姿态,需关注机身动作,不能视为质点;④研究货车运输时间,货车大小对时间无影响,能视为质点(②④正确)。
8.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,甲车速度为v_1=30m/s,乙车速度为v_2=20m/s。下列说法正确的是( )
A. 以甲车为参考系,乙车向东运动(假设两车向东行驶)
B. 以乙车为参考系,甲车的速度大小为10m/s
C. 以地面为参考系,两车的相对速度为50m/s
D. 以路边的路标为参考系,甲车的速度小于乙车
解析:选B。
假设两车向东行驶,甲车速度大于乙车:
A、 以甲车为参考系,乙车向西运动,A选项错误;
B、 以乙车为参考系,甲车相对速度为v1 - v2=10m/s,B选项正确;
C、 地面参考系中,两车相对速度为10m/s,C选项错误;
D、 地面参考系中,甲车速度大于乙车,D选项错误。
9.关于“祝融号”火星车,下列说法正确的是( )
A. 研究火星车在火星表面的行驶轨迹时,不能将其视为质点
B. 研究火星车机械臂的采样动作时,能将其视为质点
C. 以火星为参考系,火星车是静止的(不考虑行驶时)
D. 以地球为参考系,火星车的运动轨迹是直线
解析:选C。
A、 研究行驶轨迹,火星车大小远小于行驶距离,能视为质点,A选项错误;
B、 研究机械臂动作,需关注臂的运动,不能视为质点,B选项错误;
C、 不行驶时,火星车相对火星位置不变,是静止的,C选项正确;
D、 以地球为参考系,火星车随火星绕太阳运动,轨迹是曲线,D选项错误。
10.两辆汽车在平直公路上相向行驶,甲车速度为25m/s(向东),乙车速度为15m/s(向西)。以甲车为参考系,乙车的速度大小和方向是( )
A. 10m/s,向东 B. 40m/s,向西 C. 10m/s,向西 D. 40m/s,向东
解析:选B。
相向行驶时,两车间的相对速度为速度大小之和。以甲车为参考系,甲车静止,乙车的相对速度大小为25 + 15=40m/s,方向与乙车实际运动方向一致(向西),B选项正确。
11.下列研究中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究绳子绕定滑轮转动时绳子的形变
B. 研究子弹穿过一张纸牌的时间(子弹长度不可忽略)
C. 研究飞机从成都到上海的航程
D. 研究篮球运动员运球时球的反弹角度
解析:选C。
A、 需关注绳子的形变,A选项错误;
B、 需考虑子弹长度(穿过纸牌的位移为子弹长度+纸牌厚度),B选项错误;
C、 研究飞机航程,飞机大小远小于航程距离,能视为质点,C选项正确;
D、 关注球的反弹角度,三者均不能视为质点,D选项错误。
12.电梯以1m/s的速度匀速上升,电梯内的乘客看到电梯外的天花板上的灯,下列说法正确的是( )
A. 以乘客为参考系,灯向下运动
B. 以地面为参考系,灯向上运动
C. 以电梯为参考系,灯的速度大小为1m/s
D. 以灯为参考系,乘客是静止的
解析:选A。
A、 以乘客(随电梯上升)为参考系,灯相对乘客向下运动,A选项正确;
B、 以地面为参考系,灯固定在天花板上,是静止的,B选项错误;
C、 以电梯为参考系,灯是静止的,C选项速度为0,错误;
D、 以灯为参考系,乘客向上运动,D选项错误。
三、近三年全国高考题
1.(2024·浙江1月选考——考查知识点:参考系的相对性)“神舟十七号”载人飞船与空间站“天宫”完成对接后,一起在轨道上运行。下列说法正确的是( )
A. 以地球为参考系,“天宫”空间站是静止的
B. 以“神舟十七号”为参考系,“天宫”空间站是运动的
C. 以太阳为参考系,“神舟十七号”和“天宫”均做曲线运动
D. 以“天宫”空间站为参考系,地球是静止的
解析:选C。
A、 以地球为参考系,两者均绕地球做圆周运动,A选项错误;
B、 以“神舟十七号”为参考系,“天宫”静止,B选项错误;
C、 以太阳为参考系,两者随地球绕太阳公转,轨迹为曲线,C选项正确;
D、 以“天宫”为参考系,地球自转且公转,是运动的,D选项错误。
2.(2023·全国甲卷(改编)——考查知识点:质点的判断)关于月球和月球探测器,下列说法正确的是( )
A. 研究月球绕地球公转的周期时,月球不能视为质点
B. 研究月球探测器在月球表面的采样动作时,探测器能视为质点
C. 研究月球自转时,月球不能视为质点
D. 研究月球探测器从地球到月球的飞行时间时,探测器不能视为质点
解析:选C。
A、 研究月球公转,月球大小远小于地月距离,能视为质点,A选项错误;
B、 研究采样动作,需关注探测器的机械臂动作,不能视为质点,B选项错误;
C、 研究月球自转,需关注月球不同位置的转动,不能视为质点,C选项正确;
D、 研究飞行时间,探测器大小远小于地月距离,能视为质点,D选项错误。
3.(2023·浙江6月选考——考查知识点:参考系的相对性)“神舟十五号”飞船与空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行。下列说法正确的是( )
A. 选地球为参考系,“天和”核心舱是静止的
B. 选“神舟十五号”为参考系,“天和”核心舱是运动的
C. 选“天和”核心舱为参考系,“神舟十五号”是静止的
D. 选太阳为参考系,“神舟十五号”是静止的
解析:选C。
A、 地球参考系中,“天和”绕地球运动,A选项错误;
B、 “神舟十五号”参考系中,“天和”静止,B选项错误;
C、 “天和”参考系中,“神舟十五号”静止,C选项正确;
D、 太阳参考系中,“神舟十五号”随地球绕太阳运动,D选项错误。
4.(2022·浙江1月选考——考查知识点:质点的判断)下列情景中,能将研究对象视为质点的是( )
A. 研究高铁列车从杭州到北京的运行时间
B. 研究列车车轮的转动情况
C. 研究舰载机在航母上的起飞姿态
D. 研究跳水运动员在空中的翻转动作
解析:选A。
A、 研究高铁运行时间,列车长度远小于杭州到北京的距离,能视为质点,A选项正确;
B、 研究车轮转动,需关注车轮的局部运动,B选项错误;
C、 研究起飞姿态,需关注舰载机的机身动作,C选项错误;
D、 研究跳水翻转,需关注运动员的肢体动作,D选项错误。
5.(2024·福建模拟(高考高频考点)——考查知识点:参考系与相对运动)甲、乙两辆汽车在同一直线上运动,甲车以20m/s的速度向东行驶,乙车以15m/s的速度向西行驶。以甲车为参考系,乙车的速度大小和方向是( )
A. 5m/s,向东 B. 35m/s,向西 C. 5m/s,向西 D. 35m/s,向东
解析:选B。甲、乙反向行驶,相对速度为两者速度大小之和。以甲车为参考系,甲车静止,乙车的相对速度大小为20 + 15=35m/s,方向与乙车实际运动方向一致(向西),B选项正确。
6.(2023·江苏模拟(高考真题改编)——考查知识点:质点判断与参考系结合)“天问二号”探测器计划执行小行星采样返回任务,下列说法正确的是( )
A. 研究探测器从地球到小行星的飞行轨迹时,不能将其视为质点
B. 研究探测器在小行星表面着陆时的姿态,能将其视为质点
C. 以小行星为参考系,探测器着陆前是运动的
D. 以地球为参考系,探测器的运动轨迹是直线
解析:选C。
A、 研究飞行轨迹,探测器大小远小于地球到小行星的距离,能视为质点,A选项错误;
B、 研究着陆姿态,需关注探测器的机身细节,不能视为质点,B选项错误;
C、 以小行星为参考系,探测器着陆前不断靠近小行星,是运动的,C选项正确;
D、 以地球为参考系,探测器受太阳、地球、小行星引力影响,轨迹是曲线,D选项错误。
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