1.1 质点 参考系（培优教学课件）物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“质点”“参考系”核心知识点，从生活中孩童、汽车等机械运动实例导入，通过问题链（如雄鹰翅膀与整体运动差异）搭建学习支架，引导学生从具体运动现象抽象出质点模型，再结合火车内外观察差异等情境理解参考系的相对性。 其亮点在于以新课标核心素养为纲，通过科学思维（如地球公转与自转对比分析质点条件）和科学探究（小组合作讨论乒乓球旋转与轨迹问题），融入“武汉”舰定位、刻舟求剑等实例，帮助学生建立理想化模型思维，教师可借助结构化内容提升教学效率，学生能在情境中深化运动观念理解。

1. 质点 参考系 第一章 运动的描述 人教版必修第一册 物理观念 建立机械运动、质点、参考系的核心观念，明晰运动的绝对性与相对性。 科学思维 通过模型建构、对比推理，掌握理想化研究方法，培养抓主要矛盾的科学思维。 科学探究 通过小组合作探究多场景运动案例，自主归纳质点判定、参考系选取规律。 科学态度 与责任 体会物理建模的科学价值，感受物理在航天、交通领域的应用，树立科学探究意识。 学习目标 重点 质点模型的建立、参考系的应用 难点 建模思想的理解、运动相对性的灵活应用 重点难点 1. 物体和质点 2. 参考系 3. 课堂总结 4. 练习与应用 5. 提升训练 第1节 质点 参考系 学习内容 生活中随处可见运动的物体，例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰...... 翱翔的雄鹰 玩耍的小孩 行驶的汽车 导入新课 玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰它们的空间位置会随着时间变化，这种运动叫机械运动,它是自然界最简单最基本的运动形式。 导入新课 对于玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰这些运动的物体，我们如何准确地描述它们的运动呢？ 一、物体和质点 第1节 质点 参考系 一、物体和质点 雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔时，身体在向前运动，同时翅膀上下运动 足球在被运动员踢出去后，它在向前运动的同时还在转动 要准确描述雄鹰和足球的运动，并不是一件容易的事，那么困难在哪里呢？ 思考：观看视频，能否准确描述它们的运动呢？ 任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般说来并不一样。 我们有时候关注物体各部分的运动，有时关注物体的整体运动，因此如何描述物体的运动要看我们关注的问题是什么。 原因分析 它的身体的形状也就不用在意了 只研究雄鹰从哪里移动到哪里 可以忽略雄鹰的大小，将其视为“点”在运动 一、物体和质点 思考：如下图所示，研究它们的运动，哪些情况可以物体看成一个点，哪些情况不可以将物体看成一个点？ 一、物体和质点 人类居住的地球在绕太阳公转，同时又在自转。 （1）当研究地球的公转时，能否将地球视为一个“点”？ （2）若只研究地球的四季变化，能否将地球视为一个“点”？ 一、物体和质点 提示：能。地球到太阳的距离长达km，而地球的直径只有 km， 还不到它与太阳距离的万分之一，地球大小的运动差异很小，因此可以忽略地球的大小和形状，将其视为一个“点”。 提示：不能。地球自转时，地球的大小和形状不能忽略，故不能视为一个“点”。 一、物体和质点 思考：我们是否要考虑火车本身大小和车轮的转动？ 若一列火车从北京去上海，研究火车从北京到上海的时间，运动的火车能看成一个点吗？ 火车运行时，它的传动机构及车轮运动很复杂。当我们研究列车整体运动情况，就可以不考虑上述各部分的运动差异，用一个有质量的点的运动，代替整列车的运动。 （1）物体的大小和形状对研究的问题影响很小可以忽略时可以把物体看成一个点。 车子前进的距离 地球公转位置的变化 （2）物体的大小和形状对研究的问题没有影响时可以把物体看成一个点。 水平推动的物体前进距离 什么情况下可以将物体看成一个点？ 一、物体和质点 1.质点的概念：忽略物体的大小和形状用来代替物体有质量的点。 2.物体被视为质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计时。 3.对质点的理解 （1）质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。 （2）一个物体能否看成质点，是由所研究问题决定的，跟物体自身体积、质量和速度均无关。同一物体，研究问题不同，有时可以看成质点，有时不能看成质点。 一、物体和质点 在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用。 学 网 （3）物体各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。 （4）物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。 一、物体和质点 思考1：是不是很小的物体才能看作质点，大的物体不能看做质点？ 相同点：都是没有形状和大小的点。 不同点：质点是实际物体的抽象表示，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一个相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。 思考2：物理中的“质点”和几何中的点有哪些异同？ 一、物体和质点 运动员踢足球的不同部位，会使球产生不同的运动。足球运动中常说的“香蕉球”是球在空中旋转、整体运动径迹为类似香蕉形弧线的一种运动。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？ 一、物体和质点 思考与讨论 “香蕉球”示意图 一、物体和质点 【典例1】在下述问题中，能够把研究对象看做质点的是（ ） A．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作 B．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置 C．将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上 D．欣赏进行花样滑冰的运动员的优美动作 B 【详解】A．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，航天员的形状与大小对所研究问题的影响不能够忽略，此时不能将航天员看为质点，A错误； B．用GPS确定“武汉”舰在大海中的位置时，“武汉”舰自身的形状与大小对所研究问题的影响可以忽略，此时可以把“武汉”舰看成质点，B正确； C．将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上时，硬币的形状与大小对所研究问题的影响不能够忽略，此时硬币不能看成质点，C错误； D．欣赏进行花样滑冰的运动员的优美动作时，滑冰运动员的形状与大小对所研究问题的影响不能够忽略，此时滑冰运动员不能看成质点，D错误。 二、参考系 第1节 质点 参考系 二、参考系 要判断物体是否在运动，似乎是一件很容易的事。例如，公路上行驶的汽车是运动的，而路旁的树木是静止的。不过，事情就真的这么简单吗？ 运动的汽车 思考：右图的情境中，你能确定是哪列火车在运动吗？ 二、参考系 1. 运动与静止的关系 (1)自然界中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，这就是运动的绝对性。 (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，这就是运动的相对性。 【现象1】如图所示，坐火车时我们有这样的体验：坐在平稳行驶的火车里，如果长时间不向窗外看，感觉不到火车在行驶，当我们向窗外看时，才感觉到火车在飞驰。 现象分析：我们坐在平稳行驶的火车里，如果以车内的某个物体作为标准，我们相对于它的位置没有发生变化，故感觉到我们是静止的。当我们向窗外望去时，不自觉地选了地面或固定在地面上的房屋、树木作为标准，我们相对于地面、房屋、树木的位置发生了变化，这时感觉到我们是运动的。 二、参考系 【现象2】如图所示，为什么司机和地面上的男孩和女孩对同一个物体的运动有不同的判断结果呢？ 现象分析：司机选取自身作为标准，乘客与他的位置没有发生变化，故乘客是静止的；地面上的男孩和女孩选取地面作为标准，乘客相对于地面的位置发生了变化，因而他们认为乘客是运动的。 二、参考系 二、参考系 2. 参考系（reference frame） （1）定义：为了确定物体的位置和描述物体运动而被选做参考的物体。（注：初中所学参照物是通俗说法，但本质相同） （2）参考系的作用 有了参考系才能确定物体的位置，才能判断位置是否变化(是否运动)以及怎样变化，没有参考系就无法描述运动。 3.参考系的选取： （1）可以任意选取； （2）应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则； （3）常选择地面或相对地面静止的物体为参考系； （4）参考系的选取不同，对物体运动的描述可能不同； （5）比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义； 二、参考系 二、参考系 【典例2】坐在甲火车的小明在车窗里看见乙火车的车头，过一会他又在车窗里看到乙火车的车尾，若两火车的车头朝向一致，下列关于他们运动的情况判断，一定错误的是（ ） A．甲火车停在轨道上，乙火车向前运动 B．两列火车均向前运动，但甲火车运动较慢 C．两列火车均向后倒车，但甲火车的运动较慢 D．甲火车向后倒车，乙火车停在轨道上 C 【解析】小明先看到乙车的车头，后看到乙车车尾，以甲车为参照物乙车是向前运动。甲车有三种情况： 如果甲车静止，乙车是向前运动的； 如果甲车向前行驶，乙车也向前运动，乙车的运动速度比甲车大； 如果甲车是向后倒车，乙车可能是静止、可能是向前运动、也可能是向后倒车（但是乙车比甲车的倒车速度小，即甲车的倒车速度较大）。 故选C。 二、参考系 二、参考系 【解析】甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地匀速下降。乙看到甲匀速上升，则说明乙只能匀速下降，而且v乙>v甲，丙看到乙匀速下降，则丙可能停在空中，也可能匀速上升，也可能匀速下降，但是v乙>v甲，甲看到丙机匀速上升，若丙匀速下降，v甲>v乙 故ABC有可能，不符合题意；D不可能，符合题意。 故选D。 二、参考系 三、课堂总结 第1节 质点 参考系 质点 参考系 物体和质点 参考系 把物体简化为一个有质量的点。 物体看成质点的条件 大小与形状可忽略不计 平动的物体 理想化模型 一种科学研究方法 定义：描述物体运动时，用来作为参考的其他物体 选取原则：任意选取，一般选地面 参考系选取不同，观察同一运动的结果会有不同 三、课堂总结 四、练习与应用 第1节 质点 参考系 1.两个运动的物体:一个是被球拍击出的乒乓球，另一个是正在飞行的歼-20隐形战斗机。 请你为乒乓球和战斗机各创设两个问题，一个问题中可以把它(乒乓球或战斗机)看成质点;另一个问题中不能把它看成质点。 四、练习与应用 【解析】（1）若确定乒乓球的运动轨迹时可把乒乓球看作质点；若确定南海上空水平飞行的“歼20”战斗机的位置，战斗机可以忽略大小和形状，可以简化为质点； （2）研究乒乓球的旋转时，球的大小与形状不能忽略，不能看作质点；若研究“歼-20”在空中的飞行动作时，不能把飞机看作质点。 四、练习与应用 2. 平常说的“一江春水向东流”“地球的公转”“钟表的时针在转动”“太阳东升西落”等，分别是说什么物体相对什么参考系在运动？ 【答案】“一江春水向东流”是江水以江岸为参考系；“地球的公转”是地球以太阳为参考系；“钟表的时针在转动”是表针以表盘为参考系；“太阳东升西落”是太阳以地球为参考系。 四、练习与应用 将近1000年前，宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾经作了一首诗：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？ 【详解】在本题中研究了船与云的运动，船是向东高速行驶，而“卧看满天云不动”是指“云与我”保持相对静止，以船为参考系；“云与我俱东”即“云与我”以相同的速度相对于地球向东运动，所以“云与我俱东”所选择的参考系是地球和地球上相对于地球保持静止不动的物体。 运动和静止都是相对参照物而言的，参照物不同，则对物体运动或静止的描述也不同，例如“榆堤”相对河岸本来是静止的，但是相对船却是运动的；“云与我”以船为参照物是静止的，但是相对河岸都是运动的。 四、练习与应用 五、提升训练 第1节 质点 参考系 五、提升训练 1．在研究物理问题时，很多时候我们并不关心物体的形状或大小，比如骑车利用导航去某地，运行过程中就可以把车当作一个有质量的点，这种经过抽象出来的点在物理学中叫做质点，下列关于物体可否被当作质点的说法中正确的是（ ） A．奥运会比赛中的裁判要对跳水运动员比赛打分时可以将运动员看作质点 B．打乒乓球时要研究球是上旋下旋还是左旋或右旋时不可以将球看作质点 C．研究一列高铁从南京跑到北京的平均时速时不可以将高铁看作质点 D．研究天和核心舱相对于地球表面的速度时不可以将天和核心舱看作质点 B 五、提升训练 2．（多选）下列关于参考系的说法中正确的是（ ） A．坐在汽车上的乘客看到公路旁的树木迎面向他飞奔而来，乘客是以路面为参考系 B．“山不转那水在转，水不转那山也转”，都是以水为参考系的 C．《抱朴子·内篇·塞难》中写道“游云西行，而谓月之东驰”，其中“而谓月之东驰”是选择云为参考系 D．《浣溪沙》中写道：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎。仔细看山山不动——是船行。”这里的“看山恰似走来迎”选的参考系是船 CD 五、提升训练 3．如图所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河岸上的两条船上的旗帜分别向右向左飘，两条船运动状态是（ ） A．A船肯定向右运动 B．A船肯定是静止的 C．B船肯定是向右运动的 D．B船可能是静止的 C 五、提升训练 【详解】AB．因为河岸上旗杆是固定在地面上的，那么根据旗帜的飘动方向判断，风是从左向右刮的。A船上旗帜向右，有三种可能：①是A船不动，风把旗帜刮向右；②是A船向左运动，风相对于旗帜向右，把旗帜刮向右；③是A船向右运动但运动的速度小于风速，此时风仍能把旗帜刮向右，故AB错误； CD．B船一定向右运动，而且运动的速度比风速快，这样才会出现图中旗帜向左飘动的情况。故C正确，D错误。 故选C。 五、提升训练 4．（多选）甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动，乙中乘客看甲在向下运动，丙中乘客看甲、乙都在向上运动，这三架电梯相对地面的运动情况可能是（ ） A．甲向上、乙向下、丙不动 B．甲向上、乙向上、丙不动 C．甲向上、乙向上、丙向下 D．甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢 五、提升训练 【详解】甲中乘客看到高楼向下运动，说明甲电梯相对高楼向上运动；乙中乘客看到甲电梯向下运动，说明乙电梯相对甲电梯向上运动，相对高楼也向上运动，且比甲电梯运动的快；丙中乘客看到甲、乙两电梯都在向上运动，说明丙电梯相对于甲、乙两电梯在向下运动，则丙电梯相对地面的运动情况有三种可能：①静止不动，②向下运动，③向上运动，但比甲、乙两电梯都慢。 A．甲向上、乙向下、丙不动。与分析不符，A错误； B．甲向上、乙向上、丙不动。与分析相符，B正确； C．甲向上、乙向上、丙向下。与分析相符，C正确； D．甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢。与分析相符，D正确。 故选BCD。 五、提升训练 5．刻舟求剑的故事说的是有一个楚国人乘船过江，他身上的佩剑不小心掉落江中。他立即在船舱板上作记号，对他的船友说：“这是我的剑掉落的地方。“到了河岸，船停了，他就在画记号的地方下水找剑。这则寓言不但有讽刺意义，而且还包含一定的物理含义，从物理学选择参考系的角度回答下列问题： （1）楚人找剑选择的参考系是什么？ （2）请你为楚人提供一种找到这把剑的方法． 五、提升训练 【详解】（1）楚人记下的是剑相对船的下落位置；故是以船为参考系； （2）要想找到这把剑应以固定的物体为参考系才能准确得到其位置；故可有以下方法： ①记下剑掉落位置离岸上某标志的方向和距离，选择的参考系是河岸； ②在船不改变方向和速度的情况下，记下剑掉落时刻船速和航行时间，据些求出靠岸的船和剑落地点的距离．选择的参考系是船． $