内容正文:
第一章 描述运动的基本概念
1. 参考系 时间 质点
【学习任务与素养目标】
1.理解质点、参考系、时间和时刻的概念。(物理观念)
2.掌握建立物理模型的方法,知道质点的简化条件。(科学思维)
3.会选取合适的参考系,能利用坐标轴来表示时间和时刻。(科学思维)
基础知识 梳理与落实
一、参考系
1.参考系:我们所界定的运动或静止都是相对于作为参照的物体而言的,这个作为 的物体叫作参照物,它以及与它保持相对 的物体组成一个系统,叫作参考系。
2.参考系的选择:原则上是 (选填“任意”或“唯一”)的,只是选择不同的参考系,物体的运动情况 (选填“可能会有所不同”或“一定相同”)。
3.默认情况:凡没有特别说明的,都默认是以 为参考系。
参照
静止
任意
可能会有所不同
地面
二、时间和时刻
1.时刻:用时间轴上的 表示。
2.时间(时间间隔):用时间轴上的一段 表示。用t1表示一个时刻,用t2表示另一个时刻,t1和t2分别对应于时间轴上的两个点,两时刻之间的时间间隔则对应于时间轴上的一段距离,用Δt表示,即Δt=t2-t1。
三、质点
1.机械运动
(1)定义:物体的 随时间变化的过程。
(2)分类:
①平动:物体上各点的运动情况都 (选填“相同”或“不相同”)。
②转动:物体上各点的运动情况 (选填“相同”或“不相同”)。
点
长度
空间位置
相同
不相同
2.质点
(1)定义:把物体简化、抽象为一个具有 的点。
(2)一个物体能否看作质点,取决于所研究的 ,而不是单纯看物体实际 的大小。
(3)理想模型:保留 而忽略 的思维方法通常称为理想化方法,而这种从实际物体中 出来的、被理想化了的研究对象称为理想模型。
质量
问题
体积
主要因素
次要因素
抽象
易错辨析
(1)很小的物体总可以看作质点,较大的物体有时也能看作质点。( )
(2)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。( )
(3)同一物体有时可看成质点,有时则不能。( )
(4)质点与几何中心点一样,没有区别。( )
×
物体能不能看作质点要看物体的大小和形状对所研究的问题有多大影响。
×
参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系。
√
×
几何中心点无质量,质点有质量。
(5)选取的参考系不同,对同一个物体运动的描述可能不同。( )
(6)时刻就是时间间隔,两者没有本质区别。( )
(7)在时间轴上,时刻用线段表示,时间间隔用点表示。( )
√
运动具有相对性,选取不同的参考系,对运动的描述可能不同。
×
时刻与时间间隔既有联系,又有区别,两个时刻之间的间隔为时间间隔。
×
在时间轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示。
重点难点 探究与突破
学习任务一 对参考系的理解
情境导学
下雨天,在同一地点、同一时刻,站台上静止的人看到雨滴竖直下落,而坐在匀速行驶的列车里的乘客看到的雨滴却是斜向列车后方的(如图所示)。
发生这种现象的原因是什么?请谈谈你的看法。
提示 这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时,看到的雨滴是竖直下落的;以匀速行驶的列车为参考系时,看到的雨滴是斜向列车后方运动的。
规律总结
典例剖析
【例题1】 下列诗句中加下划线部分描绘的运动情境,可能选取山为参考系的是( )
A.人从桥上过,桥流水不流
B.小小竹排江中游,巍巍青山两岸走
C.满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎
D.两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山
D
解析 “桥流”选择的参考系是水,故A错误;“巍巍青山两岸走”选择的参考系是竹排,故B错误;“看山恰似走来迎”选择的参考系是自己或者船,故C错误;“轻舟已过万重山”,舟的运动是相对于山来说的,选择的参考系是山,故D正确。
方法技巧 假设法判断参考系
假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述与给定的描述中的结果是否一致,若一致,假设的物体就是参考系。
对点演练
1.(多选)下列诗句关于运动的描述、参考系的选取正确的是( )
A.“飞流直下三千尺”中“直下”是以“飞流”为参考系的
B.“白日依山尽,黄河入海流。”中“尽”是以“山”为参考系的
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”中“过”是以“万重山”为参考系的
D.“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎。”中“迎”是以“山”为参考系的
BC
解析 选项A中的研究对象是“飞流”,“直下三千尺”是以地面为参考系的,A错误;选项B中的研究对象是“白日”,“尽”即落山,是以山为参考系的,B正确;选项C中的研究对象是“轻舟”,已过“万重山”,是以“万重山”为参考系的,C正确;选项D中的研究对象是“山”,“来迎”是以观察者为参考系的,D错误。
学习任务二 对时间和时刻的理解
情境导学
根据如图所示的情境回答问题。请把“5点钟”“半个小时”“10分钟”“8点”分类,它们表示时间的含义相同吗?
提示 它们表示时间的含义不同,“5点钟”“8点”指时刻,是某一瞬间,在时间轴上用点表示;“半个小时”“10分钟”指时间间隔,是两个时刻之间的时间间隔,在时间轴上用线段表示。
规律总结
1.时刻和时间间隔的表示方法
(1)时刻:时刻在时间轴上用一个点来表示,如第2 s末、第2 s初等是状态量。如图甲所示。
(2)时间间隔:时间间隔指的是两时刻之间的间隔,在时间轴上用一段线段来表示,如2 s内、第2 s内等是过程量。如图乙所示。
2.时间间隔和时刻的比较
项目 时间间隔 时刻
区
别 物理意义 时间间隔是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度,指某两个时刻之间的间隔 时刻是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志,指某一瞬间
在时间轴上
的表示方法 一段线段 一个点
表述方法 “3 s内”“前3 s内”“后3 s内”“第2 s内”
“第1 s末到第3 s末”等均指时间间隔 “第3 s末”“第4 s初”“8:30”等均指时刻
联系 两个时刻的间隔即为一段时间间隔,时间间隔是一系列连续时刻的积累过程。时间间隔能展示运动的一个过程,好比是一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比是一张照片
特别提示 (1)在生活中一般用各种钟表计时,在实验室中常用停表、打点计时器计时。
(2)关键字词的使用,如“初”“末”“时”一般表示时刻,“内”“用”“经过”“历时”一般表示时间间隔。
典例剖析
【例题2】 (多选)北京时间2024年10月30日4时27分,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。4时37分,神舟十九号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,全程约10 min。航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。文中提到时间与时刻描述正确的是( )
A.“2024年10月30日4时27分”指的是时刻
B.“4时37分”指的是时间间隔
C.“10 min”指的是时间间隔
D.“10 min”指的是时刻
AC
方法技巧 时刻与时间间隔的两种判断方法
(1)根据上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会和判断。时刻对应的是某一事件或运动的状态,时间间隔对应的是事件或运动的过程。
(2)利用时间数轴判断:画出时间数轴,把所给的时刻和时间间隔表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间间隔。
对点演练
2. 举重比赛在比赛日下午15:30开始,运动员在举起杠铃后需坚持3 s。下列关于其中的“15:30”和“3 s”的说法,正确的是( )
A.“15:30”是指时刻,“3 s”是指时间
B.“15:30”是指时间,“3 s”是指时刻
C.“15:30”和“3 s”都是指时间
D.“15:30”和“3 s”都是指时刻
A
解析 “15:30”是指时刻,“3 s”是指时间。故选A。
学习任务三 对质点和物理模型的理解
情境导学
在第20届女足亚洲杯决赛中,中国女足以3比2逆转击败韩国女足,获得本届亚洲杯的冠军。在下列情况中,是否可以将足球视为质点?
(1)研究长距离传球,足球的飞行轨迹时;
(2)确定足球有无过球门线时。
提示 (1)研究长距离传球,足球的飞行轨迹时,足球的大小和形状可以忽略,可以将足球视为质点;(2)确定足球有无过球门线时,足球的大小和形状不能忽略,故不能将足球视为质点。
规律总结
1.质点的四个特点
2.从三个方面理解质点
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
可看作质点的条件 一个物体能否被看作质点,要看物体的大小、形状在所研究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,也能被看作质点;若是主要因素,即使物体很小,也不能被看作质点
质点与几何中的“点”的区别 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
3.实际物体视为质点的四种情况
4.对物理模型的理解
(1)物理模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的,建构物理模型是经常采用的一种科学研究方法。
(2)物理模型作为一种理想化模型,是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在。
特别提示 物体能否被视为质点,不是取决于物体的大小,而是看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情境中有时可视为质点,有时则不能视为质点。
典例剖析
【例题3】 我们进行体育锻炼,不仅可以增强体质,还可以提高身体机能、培养良好的运动习惯和团队协作能力。在以下体育运动中,可以将运动员视为质点的是( )
A.图甲:观看长跑运动员的运动轨迹
B.图乙:观看体操运动员的体操表演
C.图丙:观看武术运动员的武术表演
D.图丁:观看摔跤运动员的摔跤过程
A
解析 在甲、乙、丙、丁四幅图中,无论是体操、武术还是摔跤过程都需要观察运动员的动作,运动员不能被视为质点,只有图甲中观看长跑运动员的运动轨迹时,运动员的形状和大小对所研究的问题的影响可以忽略不计,可以被视为质点。故选A。
方法技巧 假设法判断物体能否被看作质点的步骤
(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略,成了一个有质量的“点”。
(3)思考所要研究的问题,所进行的观察是否受影响。若受影响,物体不能被当作质点;若不受影响,物体就能被当作质点。
对点演练
3.在描述物体的运动情况时,以下关于质点的说法正确的是( )
A.在研究飞船调整飞行姿态时,可将飞船视为质点
B.计算火车从北京开往上海所用的时间时,可将火车视为质点
C.研究天宫一号在轨道上运动距地面的高度时,不可以将其看作质点
D.研究自行车的运动时,因为车轮在转动,所以无论什么情况下,自行车都不能被看成质点
B
解析 飞船调整飞行姿态时,与本身的大小和形状有关,所以飞船不能被看作质点,故A错误;由于火车的长度与北京到上海的距离相比可以忽略,所以火车可以被看作质点,故B正确;研究天宫一号在轨道上运动距地面的高度时,天宫一号的大小形状可以忽略,所以可被看成质点,故C错误;如果研究车轮的转动情况,自行车不能被看成质点,如果研究自行车通过很远一段距离的时间,则可以被看成质点,故D错误。
即学即用 检测与提升
1
2
3
4
1.(机械运动的理解)下列所举的事例中,不属于机械运动的是( )
A.苹果从树枝上掉落
B.小船在水面上划行
C.生产技术革新运动
D.月亮绕地球转动
C
解析 苹果从树枝上掉落、小船在水面上划行、月亮绕地球转动都是描述物体位置的变化,都属于机械运动,生产技术革新运动不属于机械运动。
1
2
3
4
2.(质点)中国运动员在北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧比赛中夺得金牌,运动员离开圆弧轨道的情境如图所示。在自由式滑雪空中技巧比赛中,裁判员根据运动员完成动作的质量评定空中动作分和着陆动作分。下列情境中不可以把运动员看作质点的是( )
A.记录运动员从离开圆弧轨道到着陆的时间
B.研究运动员离开圆弧轨道的瞬时速度
C.对运动员的空翻转体动作进行评分
D.测量运动员着陆点与出发点间的距离
C
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4
解析 记录运动员从离开圆弧轨道到着陆的时间时,运动员的身高和外观等的影响可以忽略不计,则可以把运动员看作质点,故A错误;研究运动员离开圆弧轨道的瞬时速度时,运动员的身高和外观等的影响可以忽略不计,则可以把运动员看作质点,故B错误;若把运动员看作质点,则无法判断运动员空翻转体动作的完成情况,因而对运动员的空翻转体动作进行评分时,不可以把运动员看作质点,故C正确;测量运动员着陆点与出发点间的距离时,运动员的身高和外观等的影响可以忽略不计,则可以把运动员看作质点,故D错误。
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3.(时间和时刻)下列说法中加点词表示时刻的是( )
D
解析 0.018 s、一天、4年均表示时间间隔,A、B、C错误;11时01分表示发射的时刻,D正确。
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4
4.(参考系的判断)如图为我国某地无人机群表演“凤凰飞天”,“凤凰”展翅上升过程中,其形状保持不变。观众甲说无人机是向上运动的,观众乙说无人机是静止的。则下列说法正确的是( )
A.甲选的参考系是地面,乙选的参考系也是地面
B.甲选的参考系是地面,乙选的参考系是相邻的无人机
C.甲选的参考系是相邻的无人机,乙选的参考系也是相邻的无人机
D.甲选的参考系是相邻的无人机,乙选的参考系是地面
B
A.一刹那约0.018 s
B.地球一天自转一圈
C.蝉的幼虫在地底可以生活4年
D.2025年4月11日0时47分,通信技术试验卫星十七号成功发射
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