内容正文:
第1节 参考系 时间 质点
学习目标
1.理解参考系的概念,知道物体运动具有相对性。
2.知道时刻和时间的区别和联系,会在时间轴上表示时刻和时间。
3.理解什么是质点,知道把物体看作质点的条件。
4.知道质点是一种理想化的物理模型,物理模型在探索自然规律中的作用。
知识点一 参考系
导学
在初中物理的学习中,我们已经认识了参照物:判断物体运动或静止时,被选作标准的物体,就是参照物。
初中阶段描述的运动是一维直线上的匀速直线运动,高中阶段描述的运动更复杂,所以我们要引入一个新的概念:参考系。
参考系的定义
在不同版本的教材中,对参考系的定义存在一定的差异。
国内高中物理教材中的定义
1.人教版高中物理教材中的定义
要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作为参考,观察物体的位置相对于这个物体是否随时间变化、以及怎样变化,这种被选来作为参考的物体,叫作参考系。
人教版和其他某些版本高中物理教材中对参考系的定义与初中物理教材中对参照物的定义基本一致。
2.教科版高中物理教材中的定义
在研究物体运动时,选作参照的物体叫作参照物,它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统,叫作参考系。
即:参照物以及与它保持相对静止的物体组成的系统,叫作参考系。
教科版教材中对参考系的定义从单个的物体延伸到所有和参照物保持相对静止的系统。
国内外经典物理文献中的定义
在高中物理的实际应用、定量计算中,往往是通过物体运动的时间和坐标系来确定物体的位置,这遵循的是国际通用的严谨定义。
为建立严谨的物理认知,让我们参考国内外经典物理文献,补充参考系的国际标准定义。
1.《大学物理学》(清华大学 张三慧)
参考系是由一个固定在参考物上的坐标系和相应的一套同步的钟组成。
清华大学张三慧教授编著的《大学物理学》是清华、浙大、中科大、等985 顶尖理工院校使用的本科生教材。
2.A Level 英国高中物理官方定义(CIE / AQA 考纲标准)
英文原文:A frame of reference is an observer’s viewpoint consisting of a coordinate system and a clock, used to measure the position and time of any physical event.
精准翻译:参考系是观测者的观测视角,由一套坐标系与计时钟表共同构成,用于测量物理事件的位置与发生时间。
英国A Level物理(CIE 9702、AQA)国际通用课标定义,是全球国际高中、留学体系的官方标准表述。
3.Physics LibreTexts(美国K12&大学开源权威物理教学库)
英文原文:A reference frame is a coordinate system used to measure the position and motion of an object. All motion is measured relative to a chosen reference frame.
精准翻译:参考系是用于测量物体位置与运动的坐标系,一切运动都是相对于选定的参考系进行测量的。
美国K12&大学开源权威物理教学库,NSF官方支持OER教育资源
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4.费曼物理学讲义
英文原文:We can imagine any observer with a set of coordinate axes and a clock system fixed to himself, from which all spatial positions and time intervals of physical events are measured. Such an observational system is our frame of reference.
官方翻译:我们可以设想任意观测者,自带一套固连于自身的坐标轴与计时系统,所有物理事件的空间位置、时间间隔均由此系统测量,这套观测系统即为参考系。
《费曼物理学讲义》是物理学殿堂级经典教材,作者费曼(Richard Feynman)是量子电动理论的开拓者、1965年诺贝尔物理学奖获得者。
参照物与参考系定义核心对比
1. 初中参照物 VS 高中参考系
初中参照物为生活化定性概念,仅为单个参考物体,功能仅限判断物体运动或静止,无法完成复杂的定量计算。
高中参考系的定义部分教材中与参照物的定义基本一致,部分教材推广为和参照物保持相对静止的系统。
2. 国内高中物理教材 VS 国际经典教材逻辑差异
国内高中物理教材:先给出表层实物定义,在后续继续学习时间、坐标系的过程中隐形衔接时空系统属性;
国际经典教材:直接定义为以参考物体为载体的时空测量系统,包含空间坐标系、计时系统的完整物理测量体系,可精准定量描述所有机械运动,一步到位适配力学定量计算与物理严谨性。
核心定论(高中解题唯一标准):
概念题根据所用教材的版本来决定参考系的定义;
计算题参考系通常不是单纯参考物体,而是依托实物建立的、包含空间坐标与物体运动时间的完整参考系统。
参考系的选取
核心原则
1. 任意性
宏观机械运动研究中,一切物体均可作为参考系,无论物体本身是静止还是运动、匀速还是变速。地面、行驶的车辆、飞行的飞机、运动的流体都可充当参考系。
2. 标准性
无论选定的参考系相对于其他物体是否在运动,一旦被选为参考系,必须将其假定为静止状态。
我们研究的所有物体运动,都是以参考系为标准,是相对于被假定不动的参考系而言的。比如选行驶的汽车为参考系,汽车自身的运动速度直接假定为零。
常用标准
参考系选取遵循「简洁优先、计算最简、逻辑清晰」三大实操标准,优先级从高到低如下:
1. 默认优先标准:地面参考系
题干无任何特殊说明时,以地面或相对地面静止的物体为参考系。高中常规宏观机械运动(匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等)的运动学公式、速度位移加速度定义,默认基于地面参考系成立。
天体运动、带电粒子在电磁场中的运动等特殊场景,以题目指定的参考系为标准,不局限于地面参考系。
2. 同一性:统一参考体系
同一道题目、同一段运动过程中,通常全程选用同一个参考系。
在比较两个不同物体的运动时,必须要选择同一个参考系。
只有极少数情况存在多个参考系,比如:
传送带以1向右运动,人相对传送带以2向左走,求人相对地面速度。
· 传送带以1向右运动,参考系是地面;
· 人相对传送带以2向左走,参考系是传送带;
· 求人对地速度,参考系是地面。
这里涉及了两个不同的参考系。
3. 相对性
对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同。
一个最简单的例子:匀速行驶列车中的乘客
研究对象:列车上静坐的乘客(物体本身无自主运动)。
① 以列车车厢为参考系:乘客与车厢无相对位置变化,观测结论:乘客保持静止;
② 以地面/站台为参考系:乘客随列车同步发生位置迁移,观测结论:乘客做匀速直线运动。
同一乘客,物理运动状态客观不变,但选取两个不同参考系,得出「静止」和「运动」两种完全相反的观测结论,直观体现运动的相对性。
一个复杂点的例子:太空同步卫星
研究对象:地球在太空中的同步通信卫星。
① 以地球地面为参考系:卫星自转周期与地球完全一致,相对地面位置始终固定,观测结论:卫星静止在赤道上空;
② 以太阳为参考系:卫星随地球同步绕太阳高速公转,同时伴随地球自转,观测结论:卫星做复杂的高速曲线运动。
在物体本身的运动不变的情况下,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同。
4. 贴合题意标准:按需选取运动参考系
题干明确要求“以XX物体为参考系”“在XX观察者视角下”,必须严格遵从题干指定参考系,不得自行替换,即使地面参考系更简单,也要按题作答。
注意事项
1. 任意性不代表“随意选”
任意是可选范围自由,实际解题需要遵循根据计算方便来选择。
2. 无参考系描述运动
物理中禁止出现“物体是运动的/静止的”绝对化表述,脱离参考系的运动描述无任何物理意义。
知识梳理
1.运动与静止的关系
(1)世界上的一切物体都在 着,没有绝对 的物体。
(2)研究物体的运动时,总要选取某一个物体作为 ,如果一个物体的 相对于这个物体发生了变化,就说它是运动的;如果它的 相对于这个物体没有发生变化,就说它是静止的。
2.参考系
(1)定义
人教版定义:要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作为参考,观察物体的位置相对于这个物体是否随时间变化、以及怎样变化,这种被选来作为参考的物体,叫作参考系。
教科版定义:在研究物体运动时,选作参照的物体叫作 ,它以及与它保持相对 的物体组成一个系统,叫作参考系。
(2)选取:参考系的选择原则上是任意的,只是选择不同的参考系,物体的运动情况可能会有所不同。
(3)凡没有特别说明的,都默认是以地面为参考系。
3.参考系的四个特性
标准性
某物体被选作参考系后,就认为该物体是静止的,其他物体的运动情况就以该物体为参考标准进行分析
任意性
参考系的选取是任意的,任何物体都可以选作参考系,但不能选研究对象为参考系
相对性
对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同
同一性
比较不同物体的运动应选择同一个参考系
思考
水平运动
1. 坐在匀速行驶的火车上的旅客,针对身边静止放置的水杯,请分别以火车车厢、地面为参考系,判断水杯的运动状态。
2. 汉语成语中“形影不离”的意思是人的身体和影子分不开,形容关系密切,经常在一起。在晴天的早上,某同学在操场上沿直线跑步。
(1)以地面为参考系,影子是运动的还是静止的?
(2)以人为参考系,影子是运动的还是静止的?
(3)通过以上例子说明,对于同一个物体,如果选取不同的参考系,其运动状态是否相同?
竖直运动
3. 小明站在匀速上升的观光电梯中,手中握着一部手机。分别以电梯、大楼地面为参考系,判断手机的运动状态。
速度比较
4. 甲、乙两辆汽车在平直公路上同向匀速行驶,甲车在后,乙车在前,甲车速度,乙车速度。以甲车为参考系,判断乙车的运动状态;以乙车为参考系,判断甲车的运动状态。
拓展结论:同向匀速运动的物体,不论前后关系,速度大者相对速度小者向前运动,速度小者相对速度大者向后运动。
概念辨析
5. 判断以下说法是否正确
( )A. 只能选择最便于计算的物体能作为参考系。
( )B. 同一个参考系,不同的物体运动状态可能相同。
( )C. 不同的参考系,同一个物体运动状态一定不同。
( )D. 运动是绝对的,静止是相对的。
( )E. 运动是相对的,静止也是相对的。
典例
例1 (2025·四川绵阳高一统考期末)如图所示,我国自行研制的运油-20加油机正在给歼-16战机加油,歼-20战机正靠近运油-20准备加油,加油成功的关键是加、受油机保持队形稳定。下列以哪个物体为参考系时运油-20是运动的( )
A.歼-20战机 B.歼-16战机
C.歼-16战机的飞行员 D.运油-20的飞行员
例2 如图所示,由于有风,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘,则两条船的运动状态是( )
A.A船肯定是向左运动的 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
例3 (2023·1月浙江选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后在轨运行,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
知识点二 时间和时刻
导学
生活中我们随口说出的“时间”,藏着两种完全不同的物理含义,就像我们生活中的“点”和“段”:一个是转瞬即逝的瞬间,一个是持续延续的过程。我们通过几组贴近校园、生活、运动的真实场景,区分两个核心物理概念。
校园作息场景
学校作息表规定:上午8:00正式上课,每节课时长45分钟,课间休息10分钟。
8:00是一个精准、固定的瞬间,标志着上课这个状态的开启;
45分钟、10分钟是一段持续的过程,描述的是事件延续的长短。
体育跑步场景
百米赛跑比赛中,裁判员记录:运动员10:05:20起跑,10:05:32冲线,全程用时12秒。
其中起跑、冲线的具体时间点,是运动状态发生改变的瞬间;
12秒是运动员完成百米运动的完整过程时长。
日常出行场景
小明乘坐高铁:14:30列车发车,16:10到站,乘车一共历经1小时40分钟。
发车、到站的具体时间是瞬时节点,乘车的总时长是两段节点之间的过程跨度。
从上述所有生活引例中,我们可以提炼出时间和时刻的概念和定义。
时间和时刻的定义
各版本高中物理教材对时刻、时间间隔(物理简称:时间)的核心定义高度统一,但表述上各有不同,从各个角度看待时间和时刻可以更加深刻地理解。
人教版
时刻:时刻是指某一瞬时,对应物体运动的一个状态,在时间数轴上用一个点表示。
时间间隔(时间):两个时刻之间的间隔叫做时间间隔,简称时间。时间间隔对应物体运动的一段过程,在时间数轴上用线段表示。
人教版通过时间数轴来定义时间与时刻。
时间轴上时刻的表示方法:
时间轴上时间的表示方法:
两个时刻之间的间隔叫做时间间隔,可以得出时间计算公式:。
读作 ,表示时间; 表示时间轴上两个不同的时刻。
同时明确:
1. 时刻是状态量,时间间隔是过程量;
2. 日常口语中的“时间”可泛指时刻或时间间隔,物理中“时间”专指时间间隔。
教科版
时刻:时刻表示某一瞬间,用来描述物体运动状态发生的瞬时节点,在时间轴上用点表示。
时间间隔(时间):两个时刻之间的间隔为时间间隔,简称时间,用来描述物体运动过程的长短,在时间轴上用一段长度(线段)表示。
教科版重点强调“时刻无长短、时间有跨度”,其余表述基本与人教版一致。
鲁科版
时刻:时刻是事物运动、发展、变化过程中各个状态先后顺序的标志,是某一瞬时。
时间间隔(时间):时间是事物运动、发展、变化所经历过程长短的量度,是两个时刻的间隔。
鲁科版从物理意义层面区分二者,明确了两个物理量的物理功能。
粤教版
时刻:钟表上显示的某一示数对应的瞬时,叫做时刻,对应运动的某一个状态。
时间间隔(时间):任意两个不同时刻之间的差值,就是时间间隔,简称时间,对应完整的运动过程。
粤教版结合钟表实物场景定义,更具象易懂。
知识梳理
1.生活用语
在日常生活用语中,“时间”一词有时表示某一个时刻,有时表示一段时间间隔;
在物理学中,时间特指两个时刻之间的 。
2.时间轴上的表示
在物理学中,可以用时间坐标定量描述,即用时间轴上的 表示时刻,用时间轴上的 表示时间(时间间隔)。
3. 时刻与时间间隔的比较
时刻
时间间隔
物理意义
指某一瞬间
指两个时刻的间隔
描述对象
某一状态
某一过程
描述
关键词
“第n s初”
“第n s末”等
“n s内”“第n s内”“前n s内”“后n s内”等
联系
两个时刻之间为一段时间间隔,时间间隔能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻表示运动的一瞬间,好比一张照片。
思考
列车时间信息表
1. 下表为从上海虹桥到北京南的G18次高铁“停靠站信息表”。阅读该表,完成下列问题。
(1)图表中的“18:00”属于 。
(2)图表中的“2分钟”属于 。
(3)图表中的“21:07”属于 。
时间轴
2. 如图所示,在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”,然后指出哪些表示时刻,哪些表示时间间隔?
典例
例1 (多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
变式练习 (教科版教材P4图1-1-5改编)如图所示为两节课的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t1表示时刻,称为第8 h初
B.t1~t4表示时间间隔,恰好为45 min,称为第8 h内
C.t1~t5表示时间间隔,恰好为1 h,称为第9 h内
D.t9表示时刻,称为第9 h末
例2 下列关于时间间隔和时刻的说法正确的是( )
A.“火车8点42分到站,停车8分钟。”其中的8点42分和8分钟均指时刻
B.“您这么早就来啦”“等了很久吧”,这里的“早”和“等了很久”均指的是时间间隔
C.第3 s末和第4 s初指的是同一时刻
D.“一分钟有六十秒”,这里的“一分钟”“六十秒”都表示时刻
变式练习
下列运动表述中,全部准确分类正确的是( )
①运动员100m赛跑用时10.2s ②子弹射出枪口的瞬间 ③列车15:40发车
④物体在前6s完成变速运动 ⑤第8秒末速度达到最大值
A. 时刻:②③⑤;时间间隔:①④
B. 时刻:②③;时间间隔:①④⑤
C. 时刻:②⑤;时间间隔:①③④
D. 时刻:③⑤;时间间隔:①②④
知识点三 质 点
导学
生活中万物皆动,大到星河运转,小到车马穿行,不同物体的运动形式千差万别。不同物体的形状、大小、结构各不相同,运动形式也纷繁复杂。如果我们直接照搬物体的真实形态去研究运动,会让物理分析变得极度繁琐、无从下手。
引例1:地球的公转与自转
地球同时参与两种核心运动:绕地轴的自转、绕太阳的公转。
地球公转的轨道半径约1.5亿千米,相比于公转轨道的尺度,地球自身的大小微乎其微。我们在研究地球绕太阳的公转周期、公转轨道形状时,完全不需要考虑地球的自转、地球表面山川河流的起伏、地球的球体形状,只需要关注地球整体的位置变化即可。
如果我们研究地球昼夜交替、赤道与两极的自转线速度差异,就必须考虑地球的大小和形状,不能忽略其自身尺度。
引例2:高铁的长途行驶与进站刹车
一列全长200m的复兴号高铁,从北京开往上海,全程里程1318km。在研究高铁从北京到上海的行驶时间、平均速度时,200m的车身长度相较于上千公里的行程,几乎可以忽略不计,车身的长短、车头车尾的差异都不会影响研究结果。但如果我们研究高铁完全通过一座500m长的大桥的时间,或是高铁进站时车头、车尾的刹车先后差异,车身长度就成为不可忽略的关键因素,必须考虑物体自身的大小。
配图说明:上侧绘制北京至上海的简易路线图,标注起止点与总里程;下侧绘制高铁过桥示意图,清晰画出高铁车身、大桥长度,对比两种场景的研究尺度差异。
引例3:运动员的百米赛跑与体操比赛
百米赛跑比赛中,裁判统计运动员的赛跑时间、平均速度时,只关注运动员整体从起点到终点的位置移动,运动员的身高、肢体动作、身体姿态都不影响整体运动快慢的研究,人体自身的尺寸可以忽略。但在体操、花样滑冰比赛中,评委打分的依据是运动员的肢体姿态、翻转动作、身体舒展程度,此时必须关注物体各部分的运动差异,绝对不能忽略物体的大小和形状。
质点的定义
定义
通过以上引例分析,我们可以得出:
在研究物体的某种运动时,如果物体的大小、形状、结构对所研究的问题没有影响,或者影响可以忽略不计,我们就可以将这个物体简化为一个有质量的点,这个理想化的点,就是质点。
理想化模型
现实世界中不存在只有质量、没有大小和形状的点,是我们为了研究问题方便,对实际物体进行的科学简化与抽象,这是物理研究的重要思维方法。
这种保留主要因素忽略次要因素的思维方法称为理想化方法;从实际物体中抽象出来的研究对象称为理想化模型,质点是高中物理中的第一个理想化模型。
判断标准
质点判定唯一标准:物体的大小、形状、结构对当前研究的具体问题是否可以忽略。可以忽略即为质点,不可忽略则不是质点。
物体可视为质点的常见情形
1. 物体尺寸远小于运动尺度
当物体自身的长度、尺寸远小于运动轨迹、运动路程的尺度时,物体大小、形状的影响可完全忽略,可视为质点。
实例:地球绕太阳公转、高铁跨省长途行驶、飞机跨洋飞行、轮船远洋航行、卫星轨道运行。
2. 只研究物体的平动,不研究转动、形变与姿态
若物体做平动(物体上所有点的运动快慢、方向完全一致),无需区分局部运动差异,只用整体运动规律即可描述,可视为质点。
实例:平直公路匀速行驶的汽车、平移的木箱;
反之,只要研究转动、自转、姿态调整、肢体动作、叶片旋转等局部运动,一律不能视为质点。
例如:车轮转动、陀螺旋转、卫星姿态调整、运动员动作。
3. 研究整体运动物理量,与物体局部结构无关
当研究问题仅涉及物体整体的位移、路程、平均速度、运动时间、轨道轨迹等整体物理量,不涉及物体结构、形状、局部差异时,可视为质点。
实例:测算飞机两地飞行时长、测算轮船航行位移、研究行星公转周期。
4. 物体自身结构差异对研究结果无任何贡献
研究问题的核心规律与物体大小、外形、结构、位置分布无关,忽略形态后不会改变物理结论,可抽象为质点。
实例:研究天体间的万有引力、研究整体物体的匀速直线运动规律。
知识梳理
1.质点
质点是只具有质量、没有大小和形状的理想化物理模型。现实中并不存在质点,是物理学为简化运动问题,抓住主要因素、忽略次要因素构建的科学模型。
2. 质点判定标准
物体的大小、形状、结构对所研究的具体物理问题的影响可以忽略不计,即可视为质点。
关键结论:看问题、不看物体,没有永远的质点,只有特定场景下的质点。
3. 可视为质点的四类核心场景
(1)尺度悬殊场景:物体自身尺寸远小于运动路程、轨道尺度,整体运动是研究核心;
(2)纯平动场景:只研究物体整体平移,不涉及自转、转动、摆动;
(3)整体物理量研究:只关注位移、路程、时长、平均速度等整体运动规律;
(4)结构无影响场景:物体外形、结构、局部差异对研究结果无任何贡献。
4. 绝对不可视为质点的四类核心场景
(1)研究自转、转动、旋转等局部运动;
(2)研究物体姿态、动作、外形、结构细节与形变;
(3)物体尺寸与研究场景尺度相近,尺寸必须参与计算;
(4)研究物体内部结构、不同位置的运动差异。
思考
1. 质点在实际生活中是否存在?
2. 是不是只有体积很小的物体才可以看成质点?
3. 判断以下说法是否正确
( )A. 质点是现实生活中真实存在的微小物体。
( )B. 研究物体的直线运动时,一定可以将物体视为质点。
( )C. 能否将物体视为质点,取决于研究的物理问题。
( )D. 研究月球绕地球公转时,月球可以视为质点。
( )E. 研究火车通过桥梁的时间时,火车可以视为质点。
典例
例1 下列说法正确的是( )
A.研究短跑运动员的冲线动作时,可以将他看成质点
B.研究运动员跳水时在空中的旋转动作时,可以将她看成质点
C.运动员投掷标枪,研究标枪落地瞬间的方向时,可以将标枪看成质点
D.运动员投掷铅球,研究铅球空中飞行的轨迹时,可以将铅球看成质点
变式练习 下列研究场景中,研究对象可视为质点的是()
A. 研究流星划过夜空的整体轨迹
B. 研究钟表指针的转动速度
C. 研究无人机的空中悬停姿态
D. 研究雪花飘落的形态变化
例2(多选)下列关于质点模型的辨析,正确的是()
A. 研究远洋轮船的跨洋航行路线时,轮船可视为质点
B. 研究轮船停靠港口的精准泊位调整时,轮船不可视为质点
C. 只要物体的运动轨迹是曲线,就一定不能视为质点
D. 物体做平动运动时,一定可以视为质点
变式练习 以下多个运动场景中,研究对象全部可以视为质点的一组是( )
①研究人造卫星绕地球的运行轨道;②研究运动员跳远的腾空轨迹;③研究陀螺的旋转平衡状态;④研究远洋巨轮的跨洋航行位移
A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④
随堂练习
1.(参考系)假期同学们坐大巴去旅游,在单向通行的公路上,观察窗外时看到公路两旁的树不断向后移动,也有小轿车不时飞驰而过,某同学自言自语的说“自己是静止的,同时在向前运动,也在向后运动”。那么这三种情况的参考系分别是( )
A.座位、两旁的树、小轿车 B.两旁的树、座位、小轿车
C.座位、小轿车、两旁的树 D.小轿车、座位、两旁的树
2.(时间和时刻)(教科版教材P4图1-1-5改编)如图所示为两节课的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t1表示时刻,称为第8 h初
B.t1~t4表示时间间隔,恰好为45 min,称为第8 h内
C.t1~t5表示时间间隔,恰好为1 h,称为第9 h内
D.t9表示时刻,称为第9 h末
3.(时间和时刻)(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
4.(质点)(2025·高邮市高一期中)以下关于质点的说法正确的是( )
A.裁判员为正在参加吊环比赛的运动员评分时,可以把运动员看成质点
B.研究“天问一号”着陆巡视器登陆火星的姿态时,不能把“天问一号”看成质点
C.一山路转弯处较狭窄,司机判断汽车是否能安全通过,可以把汽车看成一个质点
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
课后巩固训练
基础题组训练
题组一 参考系
1.旅游时乘坐索道缆车不仅可以观赏怡人的风景,还能感觉悬挂在高空的刺激感。对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说,以下说法正确的是( )
A.以自己为参考系,看到缆车向对面走去
B.以对面的山为参考系,自己静止不动
C.以自己为参考系,看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近
D.以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后运动
2.特技跳伞运动员从飞机上跳落,运动员俯视大地时,看到大地迎面而来。下列说法正确的是( )
A.若运动员以对面的运动员为参考系,他是运动的
B.若运动员以旁边的运动员为参考系,地面是静止的
C.当运动员俯视大地时,看到大地迎面而来,是以大地为参考系的
D.以大地为参考系,运动员是运动的
3.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一,当我国自行研制的第三代战斗机“歼-10”在空中加油时,以哪个物体为参考系,可以认为加油机是运动的( )
A.“歼-10”战斗机 B.地面上的房屋
C.加油机中的飞行员 D.“歼-10”战斗机中的飞行员
4.下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.诗句“空手把锄头,步行骑水牛;人在桥上走,桥流水不流”。其“桥流水不流”中的“桥流”是以“水”为参考系的
C.毛泽东的诗词“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”中的“八万里”是以“人”为参考系的
D.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
5.(2025·广东深圳名校高一上联考)如图所示,这是甲、乙、丙三艘船经过一个码头的情景图,其中乙船上的乘客看到甲船在向东运动,看到丙船和码头都在向西运动,则码头上的人看到三艘船的运动情况可能是( )
A.三艘船都在向东运动,丙船速度最大
B.三艘船都在向东运动,丙船速度最小,甲船速度最大
C.甲船在向西运动,乙、丙两船都在向东运动
D.甲、乙两船都在向东运动,丙船静止,甲船速度小于乙船速度
题组二 时间与时刻
1.(多选)(2025·宁夏石嘴山市第三中学月考)下列关于时间和时刻的几种说法中,正确的是( )
A.时间和时刻的区别在于长短不同,长的为时间,短的为时刻
B.两个时刻之间的间隔是一段时间
C.第3 s末和第4 s初是同一时刻
D.第3节下课和第4节上课是同一时刻
2.(2025·海南部分学校高一上诊断)2023年10月26日11时14分,神舟十七号载人飞船成功发射,约10分钟后,飞船进入预定轨道,17时46分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个过程历时约6.5小时,下列说法正确的是( )
A.“11时14分”是时刻
B.“约10分钟”是时刻
C.“17时46分”是时间间隔
D.“约6.5小时”是时刻
题组三 质点
1.(2025·四川泸州市高一期末)我们通过体育锻炼,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
2.下列说法正确的是( )
A.研究猫在地板上行走的速度时,猫可视为质点
B.研究武大动作时,表演者可视为质点
C.研究飞翔的鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿可视为质点
D.研究马术运动员和马能否跨越障碍物时,马可视为质点
3.在冬奥会比赛项目中,下列说法正确的是( )
A.研究冰壶运动员的推壶技术时,冰壶可以看成质点
B.研究自由滑雪运动员的落地动作时,运动员可以看成质点
C.研究短道速滑1 000米的运动轨迹时,运动员可以看成质点
D.研究花样滑冰双人滑旋转时,女运动员可以视为质点
综合提升训练
1.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,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.(2025·江苏南通高一统考期末)在某届田径运动会的入场仪式中,前排与后排之间保持间距不变,下列说法正确的是( )
A.以前排为参考系,则后排是运动的
B.以地面为参考系,方队是静止的
C.研究某同学齐步走的步幅时,可以将该同学视为质点
D.研究方队经过主席台的时间,不可以将方队视为质点
3.时间轴上的某一点代表某一瞬间,也就是时刻,时刻与物体所处的状态(位置)相对应。而时间间隔指的是两时刻的间隔,在时间轴上用线段表示,时间与物体的运动过程相对应。仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是( )
A.第2 s内是指时间轴上的C点
B.第3 s内是指时间轴上AD段
C.前4 s内是指时间轴上DE段
D.第3 s初是指时间轴上的C点
4.如图所示,飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后,引发了对跳伞飞行员运动状况的争论,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B.他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的
C.研究物体的运动时不一定要选择参考系
D.参考系只能是相对于地面静止的物体
5.如图所示,有两架歼-20隐形战斗机正在演习驱逐侵犯我国领空的敌机。我方飞机甲先是发出无线电警告,后近距离同步(与敌机速度相同)威慑驱赶敌机,我方飞机乙全程变距监控,预防意外。飞机甲驱赶敌机过程中,下列说法正确的是( )
A.以静止的云为参考系,三架飞机都静止
B.以飞机甲为参考系,敌机静止
C.以飞机乙为参考系,敌机静止
D.以敌机为参考系,我方飞机均静止
6.(多选)(2025·成都七中高一期中)如图所示,甲、乙、丙3人乘不同的热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看甲、乙、丙的运动可能是( )
A.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
D.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲
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第1节 参考系 时间 质点
学习目标
1.理解参考系的概念,知道物体运动具有相对性。
2.知道时刻和时间的区别和联系,会在时间轴上表示时刻和时间。
3.理解什么是质点,知道把物体看作质点的条件。
4.知道质点是一种理想化的物理模型,物理模型在探索自然规律中的作用。
知识点一 参考系
导学
在初中物理的学习中,我们已经认识了参照物:判断物体运动或静止时,被选作标准的物体,就是参照物。
初中阶段描述的运动是一维直线上的匀速直线运动,高中阶段描述的运动更复杂,所以我们要引入一个新的概念:参考系。
参考系的定义
在不同版本的教材中,对参考系的定义存在一定的差异。
国内高中物理教材中的定义
1.人教版高中物理教材中的定义
要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作为参考,观察物体的位置相对于这个物体是否随时间变化、以及怎样变化,这种被选来作为参考的物体,叫作参考系。
人教版和其他某些版本高中物理教材中对参考系的定义与初中物理教材中对参照物的定义基本一致。
2.教科版高中物理教材中的定义
在研究物体运动时,选作参照的物体叫作参照物,它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统,叫作参考系。
即:参照物以及与它保持相对静止的物体组成的系统,叫作参考系。
教科版教材中对参考系的定义从单个的物体延伸到所有和参照物保持相对静止的系统。
国内外经典物理文献中的定义
在高中物理的实际应用、定量计算中,往往是通过物体运动的时间和坐标系来确定物体的位置,这遵循的是国际通用的严谨定义。
为建立严谨的物理认知,让我们参考国内外经典物理文献,补充参考系的国际标准定义。
1.《大学物理学》(清华大学 张三慧)
参考系是由一个固定在参考物上的坐标系和相应的一套同步的钟组成。
清华大学张三慧教授编著的《大学物理学》是清华、浙大、中科大、等985 顶尖理工院校使用的本科生教材。
2.A Level 英国高中物理官方定义(CIE / AQA 考纲标准)
英文原文:A frame of reference is an observer’s viewpoint consisting of a coordinate system and a clock, used to measure the position and time of any physical event.
精准翻译:参考系是观测者的观测视角,由一套坐标系与计时钟表共同构成,用于测量物理事件的位置与发生时间。
英国A Level物理(CIE 9702、AQA)国际通用课标定义,是全球国际高中、留学体系的官方标准表述。
3.Physics LibreTexts(美国K12&大学开源权威物理教学库)
英文原文:A reference frame is a coordinate system used to measure the position and motion of an object. All motion is measured relative to a chosen reference frame.
精准翻译:参考系是用于测量物体位置与运动的坐标系,一切运动都是相对于选定的参考系进行测量的。
美国K12&大学开源权威物理教学库,NSF官方支持OER教育资源
Home - Physics LibreTexts [https://phys.libretexts.org]
4.费曼物理学讲义
英文原文:We can imagine any observer with a set of coordinate axes and a clock system fixed to himself, from which all spatial positions and time intervals of physical events are measured. Such an observational system is our frame of reference.
官方翻译:我们可以设想任意观测者,自带一套固连于自身的坐标轴与计时系统,所有物理事件的空间位置、时间间隔均由此系统测量,这套观测系统即为参考系。
《费曼物理学讲义》是物理学殿堂级经典教材,作者费曼(Richard Feynman)是量子电动理论的开拓者、1965年诺贝尔物理学奖获得者。
参照物与参考系定义核心对比
1. 初中参照物 VS 高中参考系
初中参照物为生活化定性概念,仅为单个参考物体,功能仅限判断物体运动或静止,无法完成复杂的定量计算。
高中参考系的定义部分教材中与参照物的定义基本一致,部分教材推广为和参照物保持相对静止的系统。
2. 国内高中物理教材 VS 国际经典教材逻辑差异
国内高中物理教材:先给出表层实物定义,在后续继续学习时间、坐标系的过程中隐形衔接时空系统属性;
国际经典教材:直接定义为以参考物体为载体的时空测量系统,包含空间坐标系、计时系统的完整物理测量体系,可精准定量描述所有机械运动,一步到位适配力学定量计算与物理严谨性。
核心定论(高中解题唯一标准):
概念题根据所用教材的版本来决定参考系的定义;
计算题参考系通常不是单纯参考物体,而是依托实物建立的、包含空间坐标与物体运动时间的完整参考系统。
参考系的选取
核心原则
1. 任意性
宏观机械运动研究中,一切物体均可作为参考系,无论物体本身是静止还是运动、匀速还是变速。地面、行驶的车辆、飞行的飞机、运动的流体都可充当参考系。
2. 标准性
无论选定的参考系相对于其他物体是否在运动,一旦被选为参考系,必须将其假定为静止状态。
我们研究的所有物体运动,都是以参考系为标准,是相对于被假定不动的参考系而言的。比如选行驶的汽车为参考系,汽车自身的运动速度直接假定为零。
常用标准
参考系选取遵循「简洁优先、计算最简、逻辑清晰」三大实操标准,优先级从高到低如下:
1. 默认优先标准:地面参考系
题干无任何特殊说明时,以地面或相对地面静止的物体为参考系。高中常规宏观机械运动(匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动等)的运动学公式、速度位移加速度定义,默认基于地面参考系成立。
天体运动、带电粒子在电磁场中的运动等特殊场景,以题目指定的参考系为标准,不局限于地面参考系。
2. 同一性:统一参考体系
同一道题目、同一段运动过程中,通常全程选用同一个参考系。
在比较两个不同物体的运动时,必须要选择同一个参考系。
只有极少数情况存在多个参考系,比如:
传送带以1向右运动,人相对传送带以2向左走,求人相对地面速度。
· 传送带以1向右运动,参考系是地面;
· 人相对传送带以2向左走,参考系是传送带;
· 求人对地速度,参考系是地面。
这里涉及了两个不同的参考系。
3. 相对性
对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同。
一个最简单的例子:匀速行驶列车中的乘客
研究对象:列车上静坐的乘客(物体本身无自主运动)。
① 以列车车厢为参考系:乘客与车厢无相对位置变化,观测结论:乘客保持静止;
② 以地面/站台为参考系:乘客随列车同步发生位置迁移,观测结论:乘客做匀速直线运动。
同一乘客,物理运动状态客观不变,但选取两个不同参考系,得出「静止」和「运动」两种完全相反的观测结论,直观体现运动的相对性。
一个复杂点的例子:太空同步卫星
研究对象:地球在太空中的同步通信卫星。
① 以地球地面为参考系:卫星自转周期与地球完全一致,相对地面位置始终固定,观测结论:卫星静止在赤道上空;
② 以太阳为参考系:卫星随地球同步绕太阳高速公转,同时伴随地球自转,观测结论:卫星做复杂的高速曲线运动。
在物体本身的运动不变的情况下,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同。
4. 贴合题意标准:按需选取运动参考系
题干明确要求“以XX物体为参考系”“在XX观察者视角下”,必须严格遵从题干指定参考系,不得自行替换,即使地面参考系更简单,也要按题作答。
注意事项
1. 任意性不代表“随意选”
任意是可选范围自由,实际解题需要遵循根据计算方便来选择。
2. 无参考系描述运动
物理中禁止出现“物体是运动的/静止的”绝对化表述,脱离参考系的运动描述无任何物理意义。
知识梳理
1.运动与静止的关系
(1)世界上的一切物体都在运动着,没有绝对静止的物体。
(2)研究物体的运动时,总要选取某一个物体作为参照,如果一个物体的位置相对于这个物体发生了变化,就说它是运动的;如果它的位置相对于这个物体没有发生变化,就说它是静止的。
2.参考系
(1)定义
人教版定义:要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作为参考,观察物体的位置相对于这个物体是否随时间变化、以及怎样变化,这种被选来作为参考的物体,叫作参考系。
教科版定义:在研究物体运动时,选作参照的物体叫作参照物,它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统,叫作参考系。
(2)选取:参考系的选择原则上是任意的,只是选择不同的参考系,物体的运动情况可能会有所不同。
(3)凡没有特别说明的,都默认是以地面为参考系。
3.参考系的四个特性
标准性
某物体被选作参考系后,就认为该物体是静止的,其他物体的运动情况就以该物体为参考标准进行分析
任意性
参考系的选取是任意的,任何物体都可以选作参考系,但不能选研究对象为参考系
相对性
对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同
同一性
比较不同物体的运动应选择同一个参考系
思考
水平运动
1. 坐在匀速行驶的火车上的旅客,针对身边静止放置的水杯,请分别以火车车厢、地面为参考系,判断水杯的运动状态。
答案与解析:
1. 以火车车厢为参考系:水杯相对于车厢的位置始终不变,因此水杯是静止的;
2. 以地面为参考系:水杯随火车一起匀速前进,相对于地面的位置持续改变,因此水杯是运动的。
核心思路:判断运动/静止的核心——研究对象相对于参考系,位置是否发生变化。位置不变则静止,位置改变则运动。
2. 汉语成语中“形影不离”的意思是人的身体和影子分不开,形容关系密切,经常在一起。在晴天的早上,某同学在操场上沿直线跑步。
(1)以地面为参考系,影子是运动的还是静止的?
(2)以人为参考系,影子是运动的还是静止的?
(3)通过以上例子说明,对于同一个物体,如果选取不同的参考系,其运动状态是否相同?
答案:(1)运动的 (2)静止的 (3)不同
竖直运动
3. 小明站在匀速上升的观光电梯中,手中握着一部手机。分别以电梯、大楼地面为参考系,判断手机的运动状态。
答案与解析:
1. 以电梯为参考系:手机相对电梯位置无变化,静止;
2. 以大楼地面为参考系:手机随电梯向上运动,相对地面位置持续升高,运动。
速度比较
4. 甲、乙两辆汽车在平直公路上同向匀速行驶,甲车在后,乙车在前,甲车速度,乙车速度。以甲车为参考系,判断乙车的运动状态;以乙车为参考系,判断甲车的运动状态。
答案与解析:
两车同向行驶,甲车速度大于乙车,甲车会不断追上乙车,两车间距会持续变小。
1. 以甲车为参考系:乙车相对于甲车不断向后偏移,位置持续变化,因此乙车向后匀速运动;
2. 以乙车为参考系:甲车相对于乙车不断向前偏移,位置持续变化,因此甲车向前匀速运动。
拓展结论:同向匀速运动的物体,不论前后关系,速度大者相对速度小者向前运动,速度小者相对速度大者向后运动。
概念辨析
5. 判断以下说法是否正确
(×)A. 只能选择最便于计算的物体能作为参考系。
(√)B. 同一个参考系,不同的物体运动状态可能相同。
(×)C. 不同的参考系,同一个物体运动状态一定不同。
(√)D. 运动是绝对的,静止是相对的。
(√)E. 运动是相对的,静止也是相对的。
答案与解析:
A.错误,优先选择最便于计算的物体能作为参考系,而不是必须,参考系可以任意选取;
B.正确,如果不同物体运动的速度大小方向都一样,则运动状态相同;
C.错误,如果两个参考系相对静止,那么物体的运动状态是相同的;
D.正确,这里的“运动”指的是物质运动的客观存在:世界上一切物质都处于运动变化之中;
E.正确,这里的“运动”指的是物体相对于参考系的运动状态,判断一个物体运动还是静止是相对于参考系而言。
典例
例1 (2025·四川绵阳高一统考期末)如图所示,我国自行研制的运油-20加油机正在给歼-16战机加油,歼-20战机正靠近运油-20准备加油,加油成功的关键是加、受油机保持队形稳定。下列以哪个物体为参考系时运油-20是运动的( )
A.歼-20战机 B.歼-16战机
C.歼-16战机的飞行员 D.运油-20的飞行员
答案 A
解析 运油-20加油机正在给歼-16战机加油,则运油-20加油机、运油-20的飞行员、歼-16战机和歼-16战机的飞行员之间都是相对静止的,故B、C、D错误;歼-20战机正靠近运油-20准备加油,所以以歼-20战机为参考系时运油-20是运动的,故A正确。
例2 如图所示,由于有风,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘,则两条船的运动状态是( )
A.A船肯定是向左运动的 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
答案 C
解析 由河岸上旗帜的飘动方向,可知风向右吹,则B船一定向右运动且速度比风速大;A船可能静止,也可能向左运动,还有可能向右运动,但是向右运动时速度比风速小,故C正确,A、B、D错误。
例3 (2023·1月浙江选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后在轨运行,则( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
答案 C
解析 “神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨绕地球做圆周运动,选地球为参考系,二者都是运动的,A、B错误;“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。
知识点二 时间和时刻
导学
生活中我们随口说出的“时间”,藏着两种完全不同的物理含义,就像我们生活中的“点”和“段”:一个是转瞬即逝的瞬间,一个是持续延续的过程。我们通过几组贴近校园、生活、运动的真实场景,区分两个核心物理概念。
校园作息场景
学校作息表规定:上午8:00正式上课,每节课时长45分钟,课间休息10分钟。
8:00是一个精准、固定的瞬间,标志着上课这个状态的开启;
45分钟、10分钟是一段持续的过程,描述的是事件延续的长短。
体育跑步场景
百米赛跑比赛中,裁判员记录:运动员10:05:20起跑,10:05:32冲线,全程用时12秒。
其中起跑、冲线的具体时间点,是运动状态发生改变的瞬间;
12秒是运动员完成百米运动的完整过程时长。
日常出行场景
小明乘坐高铁:14:30列车发车,16:10到站,乘车一共历经1小时40分钟。
发车、到站的具体时间是瞬时节点,乘车的总时长是两段节点之间的过程跨度。
从上述所有生活引例中,我们可以提炼出时间和时刻的概念和定义。
时间和时刻的定义
各版本高中物理教材对时刻、时间间隔(物理简称:时间)的核心定义高度统一,但表述上各有不同,从各个角度看待时间和时刻可以更加深刻地理解。
人教版
时刻:时刻是指某一瞬时,对应物体运动的一个状态,在时间数轴上用一个点表示。
时间间隔(时间):两个时刻之间的间隔叫做时间间隔,简称时间。时间间隔对应物体运动的一段过程,在时间数轴上用线段表示。
人教版通过时间数轴来定义时间与时刻。
时间轴上时刻的表示方法:
时间轴上时间的表示方法:
两个时刻之间的间隔叫做时间间隔,可以得出时间计算公式:。
读作 ,表示时间; 表示时间轴上两个不同的时刻。
同时明确:
1. 时刻是状态量,时间间隔是过程量;
2. 日常口语中的“时间”可泛指时刻或时间间隔,物理中“时间”专指时间间隔。
教科版
时刻:时刻表示某一瞬间,用来描述物体运动状态发生的瞬时节点,在时间轴上用点表示。
时间间隔(时间):两个时刻之间的间隔为时间间隔,简称时间,用来描述物体运动过程的长短,在时间轴上用一段长度(线段)表示。
教科版重点强调“时刻无长短、时间有跨度”,其余表述基本与人教版一致。
鲁科版
时刻:时刻是事物运动、发展、变化过程中各个状态先后顺序的标志,是某一瞬时。
时间间隔(时间):时间是事物运动、发展、变化所经历过程长短的量度,是两个时刻的间隔。
鲁科版从物理意义层面区分二者,明确了两个物理量的物理功能。
粤教版
时刻:钟表上显示的某一示数对应的瞬时,叫做时刻,对应运动的某一个状态。
时间间隔(时间):任意两个不同时刻之间的差值,就是时间间隔,简称时间,对应完整的运动过程。
粤教版结合钟表实物场景定义,更具象易懂。
知识梳理
1.生活用语
在日常生活用语中,“时间”一词有时表示某一个时刻,有时表示一段时间间隔;
在物理学中,时间特指两个时刻之间的时间间隔。
2.时间轴上的表示
在物理学中,可以用时间坐标定量描述,即用时间轴上的点表示时刻,用时间轴上的一段长度表示时间(时间间隔)。
3. 时刻与时间间隔的比较
时刻
时间间隔
物理意义
指某一瞬间
指两个时刻的间隔
描述对象
某一状态
某一过程
描述
关键词
“第n s初”
“第n s末”等
“n s内”“第n s内”“前n s内”“后n s内”等
联系
两个时刻之间为一段时间间隔,时间间隔能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻表示运动的一瞬间,好比一张照片。
思考
列车时间信息表
1. 下表为从上海虹桥到北京南的G18次高铁“停靠站信息表”。阅读该表,完成下列问题。
(1)图表中的“18:00”属于时刻。
(2)图表中的“2分钟”属于时间间隔。
(3)图表中的“21:07”属于时刻。
时间轴
2. 如图所示,在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”,然后指出哪些表示时刻,哪些表示时间间隔?
答案与解析 它们在时间轴上的位置,如图所示,
“第3 s初”“第3 s末”表示时刻,“第3 s内”“前3 s内”表示时间间隔。
典例
例1 (多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
答案 CD
解析 t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,也可以称为2 s时,故A错误;0~t2表示时间间隔,称为前2 s内或最初2 s内,而第2 s内表示1 s末到2 s末(即t1~t2),这1 s的时间间隔,故B错误;t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内,故C正确;tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内,故D正确。
变式练习 (教科版教材P4图1-1-5改编)如图所示为两节课的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t1表示时刻,称为第8 h初
B.t1~t4表示时间间隔,恰好为45 min,称为第8 h内
C.t1~t5表示时间间隔,恰好为1 h,称为第9 h内
D.t9表示时刻,称为第9 h末
答案 C
解析 坐标轴上的每个点都表示时刻,由题图可知,t1表示第8 h末或第9 h初,A错误;t1~t4、t1~t5都表示时间间隔,根据题图,时间长度分别为45 min和1 h,其中t1~t5可称为第9 h内,t1~t4虽然在第8 h内,但只是第8 h的一部分,不是完整的1 h,B错误,C正确;t9表示时刻,称为第10 h末,D错误。
例2 下列关于时间间隔和时刻的说法正确的是( )
A.“火车8点42分到站,停车8分钟。”其中的8点42分和8分钟均指时刻
B.“您这么早就来啦”“等了很久吧”,这里的“早”和“等了很久”均指的是时间间隔
C.第3 s末和第4 s初指的是同一时刻
D.“一分钟有六十秒”,这里的“一分钟”“六十秒”都表示时刻
答案 C
解析 “火车8点42分到站,停车8分钟。”其中的8点42分指时刻,8分钟指时间间隔,A错误;“您这么早就来啦”“等了很久吧”,这里的“早”是指时刻,“等了很久”指的是时间间隔,B错误;第3 s末和第4 s初是同一时刻,C正确;“一分钟有六十秒”,这里的“一分钟”“六十秒”都指的是一段时间,都表示时间间隔,D错误。
变式练习
下列运动表述中,全部准确分类正确的是( )
①运动员100m赛跑用时10.2s ②子弹射出枪口的瞬间 ③列车15:40发车
④物体在前6s完成变速运动 ⑤第8秒末速度达到最大值
A. 时刻:②③⑤;时间间隔:①④
B. 时刻:②③;时间间隔:①④⑤
C. 时刻:②⑤;时间间隔:①③④
D. 时刻:③⑤;时间间隔:①②④
答案:A
解析:②瞬间、③发车时间点、⑤第8秒末均为瞬时状态,属于时刻;①赛跑用时、④前6s运动过程均为持续时长,属于时间间隔。本题易错点为混淆“末时刻”与时间段,需严格依据状态/过程属性判断。
知识点三 质 点
导学
生活中万物皆动,大到星河运转,小到车马穿行,不同物体的运动形式千差万别。不同物体的形状、大小、结构各不相同,运动形式也纷繁复杂。如果我们直接照搬物体的真实形态去研究运动,会让物理分析变得极度繁琐、无从下手。
引例1:地球的公转与自转
地球同时参与两种核心运动:绕地轴的自转、绕太阳的公转。
地球公转的轨道半径约1.5亿千米,相比于公转轨道的尺度,地球自身的大小微乎其微。我们在研究地球绕太阳的公转周期、公转轨道形状时,完全不需要考虑地球的自转、地球表面山川河流的起伏、地球的球体形状,只需要关注地球整体的位置变化即可。
如果我们研究地球昼夜交替、赤道与两极的自转线速度差异,就必须考虑地球的大小和形状,不能忽略其自身尺度。
引例2:高铁的长途行驶与进站刹车
一列全长200m的复兴号高铁,从北京开往上海,全程里程1318km。在研究高铁从北京到上海的行驶时间、平均速度时,200m的车身长度相较于上千公里的行程,几乎可以忽略不计,车身的长短、车头车尾的差异都不会影响研究结果。但如果我们研究高铁完全通过一座500m长的大桥的时间,或是高铁进站时车头、车尾的刹车先后差异,车身长度就成为不可忽略的关键因素,必须考虑物体自身的大小。
配图说明:上侧绘制北京至上海的简易路线图,标注起止点与总里程;下侧绘制高铁过桥示意图,清晰画出高铁车身、大桥长度,对比两种场景的研究尺度差异。
引例3:运动员的百米赛跑与体操比赛
百米赛跑比赛中,裁判统计运动员的赛跑时间、平均速度时,只关注运动员整体从起点到终点的位置移动,运动员的身高、肢体动作、身体姿态都不影响整体运动快慢的研究,人体自身的尺寸可以忽略。但在体操、花样滑冰比赛中,评委打分的依据是运动员的肢体姿态、翻转动作、身体舒展程度,此时必须关注物体各部分的运动差异,绝对不能忽略物体的大小和形状。
质点的定义
定义
通过以上引例分析,我们可以得出:
在研究物体的某种运动时,如果物体的大小、形状、结构对所研究的问题没有影响,或者影响可以忽略不计,我们就可以将这个物体简化为一个有质量的点,这个理想化的点,就是质点。
理想化模型
现实世界中不存在只有质量、没有大小和形状的点,是我们为了研究问题方便,对实际物体进行的科学简化与抽象,这是物理研究的重要思维方法。
这种保留主要因素忽略次要因素的思维方法称为理想化方法;从实际物体中抽象出来的研究对象称为理想化模型,质点是高中物理中的第一个理想化模型。
判断标准
质点判定唯一标准:物体的大小、形状、结构对当前研究的具体问题是否可以忽略。可以忽略即为质点,不可忽略则不是质点。
物体可视为质点的常见情形
1. 物体尺寸远小于运动尺度
当物体自身的长度、尺寸远小于运动轨迹、运动路程的尺度时,物体大小、形状的影响可完全忽略,可视为质点。
实例:地球绕太阳公转、高铁跨省长途行驶、飞机跨洋飞行、轮船远洋航行、卫星轨道运行。
2. 只研究物体的平动,不研究转动、形变与姿态
若物体做平动(物体上所有点的运动快慢、方向完全一致),无需区分局部运动差异,只用整体运动规律即可描述,可视为质点。
实例:平直公路匀速行驶的汽车、平移的木箱;
反之,只要研究转动、自转、姿态调整、肢体动作、叶片旋转等局部运动,一律不能视为质点。
例如:车轮转动、陀螺旋转、卫星姿态调整、运动员动作。
3. 研究整体运动物理量,与物体局部结构无关
当研究问题仅涉及物体整体的位移、路程、平均速度、运动时间、轨道轨迹等整体物理量,不涉及物体结构、形状、局部差异时,可视为质点。
实例:测算飞机两地飞行时长、测算轮船航行位移、研究行星公转周期。
4. 物体自身结构差异对研究结果无任何贡献
研究问题的核心规律与物体大小、外形、结构、位置分布无关,忽略形态后不会改变物理结论,可抽象为质点。
实例:研究天体间的万有引力、研究整体物体的匀速直线运动规律。
知识梳理
1.质点
质点是只具有质量、没有大小和形状的理想化物理模型。现实中并不存在质点,是物理学为简化运动问题,抓住主要因素、忽略次要因素构建的科学模型。
2. 质点判定标准
物体的大小、形状、结构对所研究的具体物理问题的影响可以忽略不计,即可视为质点。
关键结论:看问题、不看物体,没有永远的质点,只有特定场景下的质点。
3. 可视为质点的四类核心场景
(1)尺度悬殊场景:物体自身尺寸远小于运动路程、轨道尺度,整体运动是研究核心;
(2)纯平动场景:只研究物体整体平移,不涉及自转、转动、摆动;
(3)整体物理量研究:只关注位移、路程、时长、平均速度等整体运动规律;
(4)结构无影响场景:物体外形、结构、局部差异对研究结果无任何贡献。
4. 绝对不可视为质点的四类核心场景
(1)研究自转、转动、旋转等局部运动;
(2)研究物体姿态、动作、外形、结构细节与形变;
(3)物体尺寸与研究场景尺度相近,尺寸必须参与计算;
(4)研究物体内部结构、不同位置的运动差异。
思考
1. 质点在实际生活中是否存在?
质点是理想模型,实际生活中并不存在。
2. 是不是只有体积很小的物体才可以看成质点?
物体能否视为质点,与物体自身的几何尺寸大小无绝对关联,仅取决于研究场景的尺度对比关系。
大物体可视为质点:地球绝对尺寸极大,但日地轨道尺度远大于地球直径,研究地球公转时可视为质点。
小物体不可视为质点:乒乓球绝对尺寸极小,但研究乒乓球旋转、弧线偏转时,球体尺寸和形态是核心因素,不可视为质点。
3. 判断以下说法是否正确
(×)A. 质点是现实生活中真实存在的微小物体。
(×)B. 研究物体的直线运动时,一定可以将物体视为质点。
(√)C. 能否将物体视为质点,取决于研究的物理问题。
(√)D. 研究月球绕地球公转时,月球可以视为质点。
(×)E. 研究火车通过桥梁的时间时,火车可以视为质点。
答案与解析
A. 答案:错误,解析:质点是理想化物理模型,现实中不存在,是对实际物体的科学抽象与简化。
B. 答案:错误,解析:如研究火车直线过桥、汽车直线行驶时的车轮转动,均为直线运动,但无法视为质点。
C. 答案:正确,解析:质点判定的核心依据是研究场景,同一物体不同问题中判定结果不同。
D. 答案:正确,解析:月球尺寸远小于公转轨道尺度,自身形态对公转研究无影响,可视为质点。
E. 答案:错误,解析:火车车身长度相比桥梁长度,通常不可忽略,无法视为质点。
典例
例1 下列说法正确的是( )
A.研究短跑运动员的冲线动作时,可以将他看成质点
B.研究运动员跳水时在空中的旋转动作时,可以将她看成质点
C.运动员投掷标枪,研究标枪落地瞬间的方向时,可以将标枪看成质点
D.运动员投掷铅球,研究铅球空中飞行的轨迹时,可以将铅球看成质点
答案 D
解析 当物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略时,物体可以看成质点。研究短跑运动员的冲线动作时,及研究运动员跳水时在空中的旋转动作时,运动员的大小和形状不能忽略,所以不能看成质点,故A、B错误;运动员投掷标枪,研究标枪落地瞬间的方向时,不能忽略其大小和形状,不能将其看成质点,故C错误;运动员投掷铅球,研究铅球空中飞行的轨迹时,铅球大小和形状在所研究的问题中可以忽略,可以将铅球看成质点,故D正确。
变式练习 下列研究场景中,研究对象可视为质点的是()
A. 研究流星划过夜空的整体轨迹
B. 研究钟表指针的转动速度
C. 研究无人机的空中悬停姿态
D. 研究雪花飘落的形态变化
答案:A
解析:研究流星整体运动轨迹,无需关注流星大小与形态,可视为质点;BCD均需研究局部动作、形态,不能视为质点。
例2(多选)下列关于质点模型的辨析,正确的是()
A. 研究远洋轮船的跨洋航行路线时,轮船可视为质点
B. 研究轮船停靠港口的精准泊位调整时,轮船不可视为质点
C. 只要物体的运动轨迹是曲线,就一定不能视为质点
D. 物体做平动运动时,一定可以视为质点
答案:AB
解析:AB正确:跨洋航行尺度远大于轮船尺寸,可视为质点;泊位调整需要精准考虑轮船长度、外形,不可视为质点;C错误:人造卫星曲线公转可视为质点;D错误:平动以整体位置变化为主,无局部转动差异,常常可以视为质点,但是也要考虑物体大小对问题的影响,并非一定可以视为质点。
变式练习 以下多个运动场景中,研究对象全部可以视为质点的一组是()
①研究人造卫星绕地球的运行轨道;②研究运动员跳远的腾空轨迹;③研究陀螺的旋转平衡状态;④研究远洋巨轮的跨洋航行位移
A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④
答案:B
解析:①卫星轨道研究、②跳远腾空轨迹研究、④巨轮跨洋位移研究,均无需考虑物体自身形态,可视为质点;③陀螺旋转平衡依赖自身结构和形态,不能视为质点。
随堂练习
1.(参考系)假期同学们坐大巴去旅游,在单向通行的公路上,观察窗外时看到公路两旁的树不断向后移动,也有小轿车不时飞驰而过,某同学自言自语的说“自己是静止的,同时在向前运动,也在向后运动”。那么这三种情况的参考系分别是( )
A.座位、两旁的树、小轿车 B.两旁的树、座位、小轿车
C.座位、小轿车、两旁的树 D.小轿车、座位、两旁的树
答案 A
解析 同学以车上的座位为参考系,他是静止的;以公路两旁的树为参考系,他向前运动;以飞驰而过的小轿车为参考系,他向后运动,故A正确。
2.(时间和时刻)(教科版教材P4图1-1-5改编)如图所示为两节课的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t1表示时刻,称为第8 h初
B.t1~t4表示时间间隔,恰好为45 min,称为第8 h内
C.t1~t5表示时间间隔,恰好为1 h,称为第9 h内
D.t9表示时刻,称为第9 h末
答案 C
解析 坐标轴上的每个点都表示时刻,由题图可知,t1表示第8 h末或第9 h初,A错误;t1~t4、t1~t5都表示时间间隔,根据题图,时间长度分别为45 min和1 h,其中t1~t5可称为第9 h内,t1~t4未包含在第8 h内,B错误,C正确;t9表示时刻,称为第10 h末,D错误。
3.(时间和时刻)(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
答案 CD
解析 t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,也可以称为2 s时,故A错误;0~t2表示时间间隔,称为前2 s内或最初2 s内,而第2 s内表示1 s末到2 s末(即t1~t2),这1 s的时间间隔,故B错误;t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内,故C正确;tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内,故D正确。
4.(质点)(2025·高邮市高一期中)以下关于质点的说法正确的是( )
A.裁判员为正在参加吊环比赛的运动员评分时,可以把运动员看成质点
B.研究“天问一号”着陆巡视器登陆火星的姿态时,不能把“天问一号”看成质点
C.一山路转弯处较狭窄,司机判断汽车是否能安全通过,可以把汽车看成一个质点
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
答案 B
解析 裁判员为正在参加吊环比赛的运动员评分时,运动员的形状、姿态不可忽略,不可以把运动员看成质点,A错误;研究“天问一号”着陆巡视器登陆火星的姿态时,其大小和形状都不能忽略,不能把“天问一号”看成质点,B正确;一山路转弯处较狭窄,司机判断汽车是否能安全通过时,汽车的大小不能忽略,不可以把汽车看成质点,C错误;研究自行车骑行几百米甚至几千米的时间时,自行车可以看成质点,D错误。
课后巩固训练
基础题组训练
题组一 参考系
1.旅游时乘坐索道缆车不仅可以观赏怡人的风景,还能感觉悬挂在高空的刺激感。对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说,以下说法正确的是( )
A.以自己为参考系,看到缆车向对面走去
B.以对面的山为参考系,自己静止不动
C.以自己为参考系,看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近
D.以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后运动
答案 D
解析 以游客自己为参考系,看到缆车静止不动,同一缆车里的人静止不动,故A、C错误;以对面的山为参考系,游客向山靠近,故B错误;以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后运动,故D正确。
2.特技跳伞运动员从飞机上跳落,运动员俯视大地时,看到大地迎面而来。下列说法正确的是( )
A.若运动员以对面的运动员为参考系,他是运动的
B.若运动员以旁边的运动员为参考系,地面是静止的
C.当运动员俯视大地时,看到大地迎面而来,是以大地为参考系的
D.以大地为参考系,运动员是运动的
答案 D
解析 若运动员以对面的运动员为参考系,他是静止的,以旁边的运动员为参考系,地面是运动的,故A、B错误;当运动员俯视大地时,看到大地迎面而来,是以他自己为参考系,故C错误;以大地为参考系,运动员是运动的,故D正确。
3.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一,当我国自行研制的第三代战斗机“歼-10”在空中加油时,以哪个物体为参考系,可以认为加油机是运动的( )
A.“歼-10”战斗机 B.地面上的房屋
C.加油机中的飞行员 D.“歼-10”战斗机中的飞行员
答案 B
解析 加油机相对于“歼-10”战斗机位置不变,则以“歼-10”战斗机为参考系,加油机是静止的,故A错误;加油机相对于地面上的房屋位置不断变化,以地面上的房屋为参考系,加油机是运动的,故B正确;加油机相对于加油机中的飞行员位置不变,以加油机中的飞行员为参考系,加油机是静止的,故C错误;以“歼-10”战斗机中的飞行员为参考系,加油机相对于“歼-10”战斗机中的飞行员位置不变,加油机是静止的,故D错误。
4.下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.诗句“空手把锄头,步行骑水牛;人在桥上走,桥流水不流”。其“桥流水不流”中的“桥流”是以“水”为参考系的
C.毛泽东的诗词“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”中的“八万里”是以“人”为参考系的
D.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
答案 B
解析 “飞流直下三千尺”是说飞流相对于山在运动,故参考系为“山”,故A错误;“桥流水不流”中是以“水”为参考系,桥的位置发生了变化,则桥是运动的,故B正确;毛泽东的诗词“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”中的“八万里”是以“地心”为参考系,故C错误;“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”是以“观众”为参考系的,故D错误。
5.(2025·广东深圳名校高一上联考)如图所示,这是甲、乙、丙三艘船经过一个码头的情景图,其中乙船上的乘客看到甲船在向东运动,看到丙船和码头都在向西运动,则码头上的人看到三艘船的运动情况可能是( )
A.三艘船都在向东运动,丙船速度最大
B.三艘船都在向东运动,丙船速度最小,甲船速度最大
C.甲船在向西运动,乙、丙两船都在向东运动
D.甲、乙两船都在向东运动,丙船静止,甲船速度小于乙船速度
答案 B
解析 乙船上的乘客看到丙船和码头都向西运动,说明乙船是向东运动的,丙船可能静 止,可能向西运动,也可能向东运动(速度小于乙船的速度);乙船上的乘客看到甲船向东运动,说明甲船向东运动且速度大于乙船的速度,B正确,A、C、D错误。
题组二 时间与时刻
1.(多选)(2025·宁夏石嘴山市第三中学月考)下列关于时间和时刻的几种说法中,正确的是( )
A.时间和时刻的区别在于长短不同,长的为时间,短的为时刻
B.两个时刻之间的间隔是一段时间
C.第3 s末和第4 s初是同一时刻
D.第3节下课和第4节上课是同一时刻
答案 BC
解析 时刻对应的是时间轴上的一个点,而时间间隔对应的是时间轴上的一段距离,A错误;两个时刻之间的间隔是一段时间,B正确;第3 s结束即是第4 s的开始,C正确;第3节下课和第4节上课之间有一段时间间隔,D错误。
2.(2025·海南部分学校高一上诊断)2023年10月26日11时14分,神舟十七号载人飞船成功发射,约10分钟后,飞船进入预定轨道,17时46分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个过程历时约6.5小时,下列说法正确的是( )
A.“11时14分”是时刻
B.“约10分钟”是时刻
C.“17时46分”是时间间隔
D.“约6.5小时”是时刻
答案 A
解析 “11时14分”描述的是飞船发射时的一个状态,因此“11时14分”是时刻,故A正确;“约10分钟”描述的是飞船进入预定轨道之前的一个过程,因此“约10分钟”是时间间隔,故B错误;“17时46分”描述的是飞船对接于空间站天和核心舱前向端口的一个状态,因此“17时46分”是时刻,故C错误;“约6.5小时”描述的是飞船对接的过程,因此“约6.5小时”是时间间隔,故D错误。
题组三 质点
1.(2025·四川泸州市高一期末)我们通过体育锻炼,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
答案 A
解析 无论是体操、武术还是摔跤过程都需要观察运动员的动作,不能将运动员视为质点;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,可以将其视为质点,故A正确,B、C、D错误。
2.下列说法正确的是( )
A.研究猫在地板上行走的速度时,猫可视为质点
B.研究武大动作时,表演者可视为质点
C.研究飞翔的鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿可视为质点
D.研究马术运动员和马能否跨越障碍物时,马可视为质点
答案 A
解析 研究猫在地板上行走的速度时,猫的大小、形状可忽略不计,可将猫视为质点,A正确;表演者的肢体动作不能忽略,B错误;研究飞翔的鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿的大小不能忽略,不能将鸟儿视为质点,C错误;研究马术运动员和马能否跨越障碍物时,马的大小不能忽略不计,不能将马视为质点,D错误。
3.在冬奥会比赛项目中,下列说法正确的是( )
A.研究冰壶运动员的推壶技术时,冰壶可以看成质点
B.研究自由滑雪运动员的落地动作时,运动员可以看成质点
C.研究短道速滑1 000米的运动轨迹时,运动员可以看成质点
D.研究花样滑冰双人滑旋转时,女运动员可以视为质点
答案 C
解析 研究冰壶运动员的推壶技术时,冰壶的形状和大小不能忽略,不可看成质点,A错误;研究自由滑雪运动员的落地动作时,运动员的肢体形状不能忽略,不能看成质点,B错误;研究短道速滑1 000米的运动轨迹时,运动员的大小和形状可以忽略,可以看成质点,C正确;研究花样滑冰双人滑旋转时,需要对运动员的肢体动作进行分析,运动员的各个部分的运动状态不同,不能看成质点,D错误。
综合提升训练
1.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,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
答案 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.(2025·江苏南通高一统考期末)在某届田径运动会的入场仪式中,前排与后排之间保持间距不变,下列说法正确的是( )
A.以前排为参考系,则后排是运动的
B.以地面为参考系,方队是静止的
C.研究某同学齐步走的步幅时,可以将该同学视为质点
D.研究方队经过主席台的时间,不可以将方队视为质点
答案 D
解析 由于前排与后排之间保持间距不变,则以前排的人为参考系,后排的人是静止的,故A错误;以地面为参考系,方队是运动的,故B错误;研究某同学齐步走的步幅时,不能忽略学生的形状和大小,不能将该同学视为质点,故C错误;研究方队经过主席台的时间时,不能忽略方队的形状和大小,不可以将方队视为质点,故D正确。
3.时间轴上的某一点代表某一瞬间,也就是时刻,时刻与物体所处的状态(位置)相对应。而时间间隔指的是两时刻的间隔,在时间轴上用线段表示,时间与物体的运动过程相对应。仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是( )
A.第2 s内是指时间轴上的C点
B.第3 s内是指时间轴上AD段
C.前4 s内是指时间轴上DE段
D.第3 s初是指时间轴上的C点
答案 D
解析 第2 s内是指时间轴上的BC段,故A错误;第3 s内是指时间轴上的CD段,故B错误;前4 s内是指时间轴上的AE段,故C错误;第3 s初是指时间轴上的C点,故D正确。
4.如图所示,飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后,引发了对跳伞飞行员运动状况的争论,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B.他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的
C.研究物体的运动时不一定要选择参考系
D.参考系只能是相对于地面静止的物体
答案 B
解析 甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的,A错误,B正确;研究物体的运动时一定要选择参考系,C错误;参考系的选择具有任意性,D错误。
5.如图所示,有两架歼-20隐形战斗机正在演习驱逐侵犯我国领空的敌机。我方飞机甲先是发出无线电警告,后近距离同步(与敌机速度相同)威慑驱赶敌机,我方飞机乙全程变距监控,预防意外。飞机甲驱赶敌机过程中,下列说法正确的是( )
A.以静止的云为参考系,三架飞机都静止
B.以飞机甲为参考系,敌机静止
C.以飞机乙为参考系,敌机静止
D.以敌机为参考系,我方飞机均静止
答案 B
解析 飞机甲与敌机速度相同,以飞机甲为参考系,敌机静止,故B正确;飞机乙全程变距监控,所以以飞机乙为参考系,敌机是运动的,同理,以敌机为参考系,飞机乙是运动的,以静止的云为参考系,三架飞机均不静止,故A、C、D错误。
6.(多选)(2025·成都七中高一期中)如图所示,甲、乙、丙3人乘不同的热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看甲、乙、丙的运动可能是( )
A.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
D.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲
答案 ABD
解析 甲看到楼房匀速上升,说明甲相对于地面匀速下降。乙看到甲匀速上升,说明乙匀速下降,而且v乙>v甲,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能停在空中,也可能匀速上升,丙还可能匀速下降,且v丙<v甲,故C错误,A、B、D正确。
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