内容正文:
第1节 质点 参考系
学习目标
1. 理解机械运动的概念,认识运动的绝对性与相对性。
2. 掌握质点的定义,明晰理想化物理模型的思维方法,能准确判断物体能否视为质点。
3. 掌握参考系的概念、选取原则,学会结合参考系描述物体的运动状态。
4. 初步建立运动描述的物理思维,为后续速度、位移等运动学知识的学习奠定基础。
重难点聚焦
重点:质点的概念及物体可视为质点的条件;参考系的选取与运动的相对性。
难点:理想化模型的物理思维;区分不同研究场景下物体能否看成质点。
知识点一 机械运动
导学
生活中随处可见运动的物体:公路上行驶的汽车、空中飞行的飞机、枝头飘落的树叶、奔流的河水,就连看似静止的教学楼、路边的树木,也会随地球一起转动。物理学中专门研究这类物体位置变化的运动,即为机械运动。
定义
物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动。
运动的属性
(1) 绝对性:宇宙中所有物体都在永不停息地运动,不存在绝对静止的物体。
地面上的桌椅、楼房看似静止,实则随地球自转、公转不停运动;天上的恒星、宇宙中的星体也都在持续运动,世间万物无绝对静止状态。
(2) 相对性:我们描述的物体运动、静止状态,都是相对于选定的参考物体而言的。
坐在行驶高铁上的乘客,相对于车厢座椅位置不变,是静止的;但相对于路边的田野、电线杆,位置持续变化,是运动的,这就是运动相对性的直观体现。
知识点二 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。
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 下列情形中,研究对象可以看成质点的是( )
A. 研究跳水运动员完成跳水的整套动作
B. 研究北斗卫星绕地球的运行轨道
C. 研究乒乓球的旋转发球轨迹
D. 研究火车通过一座桥梁的时间
解析:选B。
A、C选项中,运动员肢体动作、乒乓球旋转是研究核心,物体形状、姿态不可忽略,不能看成质点;
B选项中,卫星大小远小于运行轨道半径,对研究轨道无影响,可看成质点;
D选项中,火车长度与桥梁长度差距较小,过桥过程需考虑车身长度,不能看成质点。
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
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。
知识点三 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。
参考系的定义
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“其他物体”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。
重点说明:人教版高中物理教材中,参考系就是初中所说的参照物,二者为同一概念的初高中不同叫法,高中统一规范命名为参考系。
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 诗句“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”中,“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )
A. 船、地面 B. 地面、船 C. 山、船 D. 山、地面
解析:选A。
“看山恰似走来迎”:山相对船位置变化,以船为参考系,山是运动的;
“是船行”:船相对地面(山)位置变化,以地面或山为参考系,船是运动的。
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 “神舟”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”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟”是静止的
D.选“神舟”为参考系,“天和”是运动的
答案 C
解析 “神舟”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”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。
本节知识思维导图
运动的描述
→机械运动(位置变化、绝对运动、相对静止)
→质点(定义、理想化模型、判断条件、常见正反案例)
→参考系(定义、选取原则、运动相对性、生活应用)
课堂总结
1. 质点的核心:看场景、不看大小,忽略形状大小、保留质量的理想化模型。
2. 参考系的核心:参考系即初中参照物,运动静止皆相对,默认地面为参考系,参考系决定运动描述。
3. 物理思维:掌握理想化建模法,学会抓住主要因素、忽略次要因素分析物理问题。
随堂练习
1.(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。
2.(质点) 关于质点,下列说法正确的是( )
A. 质点就是体积很小的物体 B. 质点就是质量很小的物体
C. 质点是理想化模型,实际不存在 D. 静止的物体才能看成质点
答案 C
3. (参考系)坐在匀速行驶的公交车上的乘客,看到路边的树木快速后退,他选取的参考系是( )
A. 地面 B. 公交车 C. 路灯 D. 路边建筑
答案 B
4.(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
课后巩固训练
基础题组训练
题组一 质点
1.(2025·四川泸州)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。
4. 下列研究场景中,物体可以视为质点的是( )
A. 研究花样滑冰运动员的表演姿态 B. 研究百米赛跑运动员的冲刺动作
C. 研究嫦娥五号绕月飞行的轨迹 D. 研究车轮的转动规律
答案 C
解析 ABD均需研究物体的姿态、动作、局部运动,不能看成质点;C中探测器大小可忽略,可视为质点。
题组二 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. 甲、乙两辆汽车同向行驶,甲车速度大于乙车速度,以甲车为参考系,乙车的运动状态是( )
A. 向前运动 B. 向后运动 C. 静止 D. 无法判断
答案 B
解析 两车同向行驶,甲车速度更快,相对甲车,乙车位置不断向后偏移,故乙车向后运动。
6.(2025·广东深圳)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。
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)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.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。
4.如图所示,有两架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。
5.(多选)(2025·成都七中)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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第1节 质点 参考系
学习目标
1. 理解机械运动的概念,认识运动的绝对性与相对性。
2. 掌握质点的定义,明晰理想化物理模型的思维方法,能准确判断物体能否视为质点。
3. 掌握参考系的概念、选取原则,学会结合参考系描述物体的运动状态。
4. 初步建立运动描述的物理思维,为后续速度、位移等运动学知识的学习奠定基础。
重难点聚焦
重点:质点的概念及物体可视为质点的条件;参考系的选取与运动的相对性。
难点:理想化模型的物理思维;区分不同研究场景下物体能否看成质点。
知识点一 机械运动
导学
生活中随处可见运动的物体:公路上行驶的汽车、空中飞行的飞机、枝头飘落的树叶、奔流的河水,就连看似静止的教学楼、路边的树木,也会随地球一起转动。物理学中专门研究这类物体位置变化的运动,即为机械运动。
定义
物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动。
运动的属性
(1) 绝对性:宇宙中所有物体都在永不停息地运动,不存在绝对静止的物体。
地面上的桌椅、楼房看似静止,实则随地球自转、公转不停运动;天上的恒星、宇宙中的星体也都在持续运动,世间万物无绝对静止状态。
(2) 相对性:我们描述的物体运动、静止状态,都是相对于选定的参考物体而言的。
坐在行驶高铁上的乘客,相对于车厢座椅位置不变,是静止的;但相对于路边的田野、电线杆,位置持续变化,是运动的,这就是运动相对性的直观体现。
知识点二 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。
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 下列情形中,研究对象可以看成质点的是( )
A. 研究跳水运动员完成跳水的整套动作
B. 研究北斗卫星绕地球的运行轨道
C. 研究乒乓球的旋转发球轨迹
D. 研究火车通过一座桥梁的时间
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
知识点三 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。
参考系的定义
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“其他物体”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。
重点说明:人教版高中物理教材中,参考系就是初中所说的参照物,二者为同一概念的初高中不同叫法,高中统一规范命名为参考系。
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 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 诗句“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”中,“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )
A. 船、地面 B. 地面、船 C. 山、船 D. 山、地面
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 “神舟”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”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟”是静止的
D.选“神舟”为参考系,“天和”是运动的
本节知识思维导图
运动的描述
→机械运动(位置变化、绝对运动、相对静止)
→质点(定义、理想化模型、判断条件、常见正反案例)
→参考系(定义、选取原则、运动相对性、生活应用)
课堂总结
1. 质点的核心:看场景、不看大小,忽略形状大小、保留质量的理想化模型。
2. 参考系的核心:参考系即初中参照物,运动静止皆相对,默认地面为参考系,参考系决定运动描述。
3. 物理思维:掌握理想化建模法,学会抓住主要因素、忽略次要因素分析物理问题。
随堂练习
1.(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
2.(质点) 关于质点,下列说法正确的是( )
A. 质点就是体积很小的物体 B. 质点就是质量很小的物体
C. 质点是理想化模型,实际不存在 D. 静止的物体才能看成质点
3. (参考系)坐在匀速行驶的公交车上的乘客,看到路边的树木快速后退,他选取的参考系是( )
A. 地面 B. 公交车 C. 路灯 D. 路边建筑
4.(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
课后巩固训练
基础题组训练
题组一 质点
1.(2025·四川泸州)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
4. 下列研究场景中,物体可以视为质点的是( )
A. 研究花样滑冰运动员的表演姿态 B. 研究百米赛跑运动员的冲刺动作
C. 研究嫦娥五号绕月飞行的轨迹 D. 研究车轮的转动规律
题组二 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. 甲、乙两辆汽车同向行驶,甲车速度大于乙车速度,以甲车为参考系,乙车的运动状态是( )
A. 向前运动 B. 向后运动 C. 静止 D. 无法判断
6.(2025·广东深圳)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
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)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.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
4.如图所示,有两架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
5.(多选)(2025·成都七中)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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