内容正文:
第一章
运动的描述
1.质点 参考系
【学习目标】
1.知道质点的概念,知道质点是一种理想化物理模型。
2.掌握把物体看作质点的条件。
3.理解参考系的概念,知道物体运动具有相对性。
【情境引领】
诗句“展翅珠峰优雅越,南迁北徙揽星河”展现了天鹅迁徙时的壮观景象,也表达了诗人对这一自然现象的赞美和对生命坚韧不拔精神的敬仰。
问题1:天鹅拍打翅膀在天空中自由翱翔时,你是否可以准确地描述它的运动呢?
提示:不可以。因为天鹅本身都有一定的大小和形状,身体各部分的运动情况不一样。
问题2:如果我们研究天鹅从我国北方迁徙到南方的飞行路线时,天鹅的形状和大小会有影响吗?
提示:不会。天鹅的形状和大小可忽略,可看作“点”的运动。
【新知导学】
1.质点:忽略物体的_____和_____,把它简化成一个具有_____的点,这样
的点叫作质点。
2.将物体视为质点的条件
(1)物体的___________对所研究问题的影响可以忽略不计。
(2)物体上各点的运动情况_________时,可以用物体上某一点的运动
代替整个物体的运动,如平动物体。
3.质点是一种_______模型,它忽略了物体的___________这种次要因素,
突出了物体的_____这种主要因素,它是对实际物体的一种科学抽象,
实际中_______(选填“存在”或“不存在”)。
大小
形状
质量
形状和大小
完全相同
理想化
大小和形状
质量
不存在
【点睛】突出问题的主要因素,忽略次要因素建立理想化模型,是物理学经常采用的一种科学研究方法。
【思考】运动员踢足球的不同部位,会使球产生不同的运动轨迹。足球运动中常说的“香蕉球”是球在空中旋转且整个运动径迹为类似香蕉形的弧线。在研究如何才能踢出“香蕉球”时,能把足球看作质点吗?研究什么样的问题可以把足球看作质点?
提示:在研究如何才能踢出“香蕉球”时,足球的形状和大小不可忽略,不能把足球看作质点。
研究足球在空中的运动轨迹时,可以把足球看作质点。
【辨析明理】
(1)用“质点”代替有大小和形状的物体是不科学的。( )
(2)质点和几何中的点是相同的。( )
(3)质量很大的物体在任何情况下都不能看成质点。( )
提示:(1)× (2)× (3)×
【典例精研】
[典例1](2026·杭州高一检测)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.研究甲图运动员的跳跃技术
B.研究乙图运动员的打球动作
C.研究丙图运动员的空中翻转姿态
D.研究丁图运动员在110米栏比赛全程的时间
√
【解析】选D。研究甲图运动员的跳跃技术,运动员的形状、大小不可以忽略,不可以将运动员看成质点,故A错误;研究乙图运动员的打球动作,运动员的形状、大小不可以忽略,不可以将运动员看成质点,故B错误;研究丙图运动员的空中翻转姿态,运动员的形状、大小不可以忽略,不可以将运动员看成质点,故C错误;研究丁图运动员在110米栏比赛全程的时间,运动员的形状、大小可以忽略,可以将运动员看成质点,故D正确。
【复盘升华】
对物体视为质点条件的理解
(1)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以忽略。
(2)同一物体在不同的问题情境中,有时可被视为质点,有时则不能被视为质点。
【情境引领】
问题:如图,“我”是静是动?对此你有什么看法呢?
提示:相对路边行人,“我”是运动的,相对车或随车一起运动的人,“我”是静止的。要描述一个物体的运动情况,先要找另外一个物体作为参考,对于不同的参考物体,被描述物体的运动情况可能不同。
【新知导学】
1.运动与静止
(1)自然界的一切物体都处于永恒的_____中,运动是_____的。
(2)描述某个物体的位置随时间的变化,总是相对于其他物体而言的,
这便是运动的_____性。
2.参考系:描述一个物体的运动时,选定作为_____的物体。
运动
绝对
相对
参考
3.参考系的四个特性
标准性 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
任意性 参考系的选取具有任意性,但应以观察和描述尽可能简洁、方便为原则,通常是地面或相对地面静止的物体
差异性 同一物体的运动选择不同的参考系,观察结果一般不同
统一性 比较不同物体的运动时,应该选择同一参考系
【微拓】(溯源教材·P14T3)
宋代诗人陈与义曾经作了一首诗:“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风。卧看满天云不动,不知云与我俱东。”诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解。诗中描述了什么物体的运动?它们分别是以什么物体为参考系的?你对诗人关于“榆堤”“云”“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识?
提示:诗中描述了“花”“榆堤”“云”的运动,均是以诗人自己为参考系。把自己当作参考系,那么自己就是相对静止的,“榆堤”相对自己而言便是向后运动的,而“云”因为跟自己的运动速度方向、大小一致,所以云与自己相对静止。若以地面为参考系,“榆堤”相对地面而言便是静止的,“云”和“我”向东运动。
【辨析明理】
(1)自然界中没有绝对静止的物体。( )
(2)研究物体的运动时,必须选地面作为参考系。( )
(3)物体运动情况的描述与所选取的参考系有关。( )
提示:(1)√ (2)× (3)√
【典例精研】
角度1 运动和静止的相对性
[典例2](2026·海口高一检测)2025年10月31日,“神舟二十一号”载人飞船发射成功,之后与空间站组合体成功对接,则对接后( )
A.选坐在飞船内的航天员为参考系,空间站是运动的
B.选坐在飞船内的航天员为参考系,“神舟二十一号”
飞船是运动的
C.选空间站为参考系,“神舟二十一号”飞船是运动的
D.选“神舟二十一号”飞船为参考系,空间站是静止的
√
【解析】选D。“神舟二十一号”飞船和空间站组合体与飞船内航天员运动状态相同,所以选坐在飞船内的航天员为参考系,空间站是静止的,选坐在飞船内的航天员为参考系,“神舟二十一号”飞船是静止的,故A、B错误;“神舟二十一号”飞船和空间站组合体成功对接后,二者相对静止,所以选空间站为参考系,“神舟二十一号”飞船是静止的,选“神舟二十一号”飞船为参考系,空间站是静止的,故C错误,D正确。
角度2 参考系选取的统一性
[典例3]如图为甲、乙、丙三艘客船在一个码头上的情景图,其中甲船上的
乘客看到乙船向东运动,乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,丙船上
的乘客看到甲船向西运动,那么码头上的人看到三艘船的运动情况是( )
A.三艘船都向东运动
B.甲船向东运动,其余两艘船向西运动
C.丙船可能向东运动,也可能向西运动
D.乙船可能向东运动
√
【解析】选C。乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,说明乙船是向西运动的,丙可能静止也可能向西运动,但速度小于乙船速度,还可能向东运动;甲船上的乘客看到乙船向东运动,说明甲船是向西运动的,且甲船的速度大于乙船的速度;丙船上的乘客看到甲船向西运动,说明丙船可能处于静止状态,也可能向东运动,也可能向西运动且速度比甲船的速度小。综上所述,A、B、D均错误,C正确。
课堂检测
1.某同学研究羽毛球比赛中羽毛球的运动,关于是否能把羽毛球视作质点的讨论正确的是 ( )
A.判断羽毛球的运动轨迹时可以把羽毛球视作质点
B.判断羽毛球是否触网时可以把羽毛球视作质点
C.羽毛球受到的空气阻力不可忽略,故不能视为质点
D.羽毛球运动速度较小时可以视作质点,速度大时不能视作质点
√
【解析】选A。物体能否视为质点取决于物体的形状、大小是否影响所研究问题,判断羽毛球的运动轨迹时,羽毛球的形状大小可以忽略,故可以把羽毛球视作质点;判断羽毛球是否触网时羽毛球的大小、形状对所研究的问题有影响,故不可以把羽毛球视作质点,A正确、B错误;物体能否视为质点与运动速度和是否受空气阻力无关,需要根据研究的问题进行判断,C、D错误。
2.如图是摄影中“追拍法”的作品,摄影师眼中被拍摄的车是静止、清晰的,而背景是运动、模糊的,摄影师用自己的方法表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是 ( )
A.摄影师乘坐的汽车 B.路边的树木
C.旁边的路面 D.远处的大山
【解析】选A。以摄影师乘坐的汽车为参考系,被拍摄的车是静止、清晰的,而背景是运动、模糊的,故A正确;以路边的树木、旁边的路面或远处的大山为参考系,被拍摄的车是运动、模糊的,背景是静止、清晰的,故B、C、D错误。
√
3.在“金星凌日”的精彩天象中,观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过,那便是金星,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
B.以地球为参考系,金星是静止的
C.以金星为参考系,太阳是静止的
D.以太阳为参考系,可以认为金星是运动的
√
【解析】选D。因为观测“金星凌日”时太阳的大小对所研究的问题起着至关重要的作用,所以不能将太阳看成质点,A错误;以地球为参考系,金星是运动的,B错误;以金星为参考系,太阳是运动的,C错误;金星相对于太阳的空间位置发生了变化,所以以太阳为参考系,金星是运动的,D正确。
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