内容正文:
第一章
描述运动的基本概念
一、参考系 时间 质点
课标要点
1.知道参考系的概念,知道运动是绝对的、静止是相对的,理解运动和静止的相对性。
2.知道参考系的选择原则是任意的,能结合具体情境选择合适的参考系来描述物体的运动,并能在不同参考系中分析物体的运动情况。
3.知道时刻和时间间隔的区别与联系,能在时间轴上正确标出具体的时刻和时间间隔。
4.知道质点的概念,理解质点是用来代替物体的有质量的点,是一种理想化的物理模型。
5.知道将物体看作质点的条件,能根据具体研究的问题判断物体能否看作质点,体会理想化模型在物理学研究中的重要意义。
学习重难点
重点:参考系的概念及选取原则;时刻与时间间隔的区别与联系;质点概念及将物体看作质点的条件。
难点:在实际问题中根据研究目的选取合适的参考系并准确描述物体的运动;区分时刻与时间间隔;建立理想化模型的思想,准确判断具体情境下物体能否被看作质点。
知识点 参考系
1. 参考系的定义与物理意义:
参考系的定义:在描述物体的运动时,被选作参照的物体(以及与之保持相对静止的物体系统)叫做参考系。
参考系的物理意义:参考系是判断物体运动或静止的基准。世界上一切物体都在运动,绝对静止的物体是不存在的,运动和静止都是相对于某个参考系而言的。选取不同的参考系,对同一物体运动的描述可能会不同。
2. 参考系的选取原则与方法:
选取原则:参考系的选择是任意的,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
默认规则:在高中物理中,若无特别说明,一般默认以地面(或相对于地面静止的物体)为参考系。
常用方法:分析相对运动时,常选相对静止的物体为参考系(如空中加油时,以加油机为参考系,受油机是静止的;以地面为参考系,受油机是运动的)。
3. 参考系的特点:
①标准性:被选作参考系的物体,我们假定它是静止的。
②相对性:同一物体的运动,相对于不同的参考系,描述的结果可能不同(如坐在行驶汽车里的人,以车为参考系是静止的,以路面为参考系是运动的)。
③同一性:比较两个物体的运动情况时,必须选择同一个参考系,否则无法比较。
4. 具体实例分析:
空中加油:以加油机为参考系,受油机是静止的;以地面为参考系,受油机是运动的。
直升机救援:以地面为参考系,救援人员是运动的;以直升机为参考系,救援人员是静止的。
注意:
不能将研究物体自身作为参考系。
参考系的选取虽然任意,但并不是随意乱选,在实际问题中要根据研究方便来定。
随学随练
1.诗词具有旺盛的生命力和时代活力,是文化创新创造的宝贵资源。很多诗词中包含了物理知识,下列说法正确的是( )
A.“卧看满天云不动,不知云与我俱东”其中,“云不动”是以云为参考系
B.“人从桥上过,桥流水不流”中的“桥流”是以人作为参考系
C.“轻舟已过万重山”,是以万重山为参考系
D.“小小竹排江中游”,是以竹排为参考系的
2.甲、乙、丙三人各自乘一架直升机。甲看到楼房匀速上升;乙看到甲机匀速上升;丙看到乙机匀速下降;甲看到丙机匀速上升。那么甲、乙、丙相对于地面的运动情况不可能是( )
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
3.(多选)如图所示,热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中,甲、乙、丙三人各乘一个热气球,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,关于甲、乙、丙的运动情况说法可能正确的是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升
D.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙静止
知识点 时间和时刻
1. 时间与时刻的认识:
时刻:指某一瞬间,在时间轴上用一个点表示。物理意义:对应于物体运动过程中的某一状态(如:8点05分、第2s末、第3s初)。
时间间隔(简称时间):指两个时刻之间的间隔,在时间轴上用一段长度表示。物理意义:对应于物体运动的一个过程(如:8:00到8:05、第3s内、前3s内)。
2. 时间与时刻的表示方法与计算:
表示方法:在时间轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示。
计算方法:时间间隔 Δt = t2 - t1(即末时刻减去初时刻)
3. 时间与时刻的特点与辨析:
①“第2s末”与“第3s初”是同一个时刻。
②“第3s内”是指从第2s末到第3s末这1s的时间间隔;“前3s内”是指从0时刻到第3s末这3s的时间间隔。
③日常用语中的“时间”有时指时刻(如“火车什么时候开?”),有时指时间间隔(如“火车开了多长时间?”),需结合语境判断。
注意:
区分时刻与时间间隔的关键在于看其在时间轴上对应的是“点”还是“线段”。
注意区分“第n秒内”、“前n秒内”和“第n秒末”等易混淆表述。
随学随练
1.在表示时间的数轴上,时刻用___________表示,时间用___________表示,平常所说的“作息时间表”是___________(填“时间表”“时刻表”)。
2.请在如图所示的时间轴上指出下列时刻或时间(填相应的字母)
例如:第1s末:____A____
第2s内:____A→B____
(1)第2s末:_______;第4s初:_______;前两秒的中间时刻:_______;
(2)第3s内:_______;第5s内:_______;第8s内:_______;
(3)2s内:_______;头5s内:_______;前9s内:_______。
3.如图所示,在时间轴上表示出下面的时间和时刻。
(1)第1s内,(2)第1s初,(3)第1s末,(4)第2s初,(5)第3s内,(6)前3s内
知识点 质点
1. 质点的定义与物理意义:
定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点。
物理意义:质点是一种理想化的物理模型。它抓住了物体“有质量”和“占据一定空间位置”的主要因素,忽略了物体的形状、大小、体积等次要因素,从而使问题的研究得到简化。
2. 将物体看作质点的条件与判断方法:
核心条件:物体的大小和形状对所研究的问题影响可以忽略不计时,才可以把它看作质点。
判断方法:不能单纯看物体实际体积的大小,而要看所研究的具体问题。同一个物体在不同的问题中,有时可以看作质点,有时不能。
3. 质点模型的特点:
①理想化:质点是一种科学抽象,现实中并不存在。
②相对性:一个物体能否看作质点,取决于所研究的问题,而不是绝对的。
③等价性:将物体抽象为质点后,其质量不能忽略,即质点是有质量的点。
4. 具体实例分析:
可看作质点:研究地球绕太阳公转的周期;研究一列火车从上海行驶到北京所需的时间。
不可看作质点:研究地球的自转;研究火车车轮的转动;研究体操运动员在单杠上的大回环动作。
注意:
质点与几何点的区别:几何点没有质量,而质点具有质量。
建立理想化物理模型是物理学研究的重要方法(如质点、点电荷、光滑斜面等)。
平动的物体一般可以看作质点,但转动的物体不一定不能看作质点(关键看研究的问题)。
随学随练
1.在刚结束的第11届体育节运动会上,下列研究对象能看做质点的是( )
A.研究某老师刚起跑时的动作 B.研究看台上某个同学的嬉笑打闹
C.研究参加400m跑步同学的运动轨迹 D.研究跳高运动员的跳高姿态
2.2024年6月25日14时7分,嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆。如图为某次嫦娥六号为躲避陨石坑的一段飞行路线,下列说法中正确的是( )
A.2024年6月25日14时7分指的是时间间隔
B.研究嫦娥六号在躲避过程中姿态调整时,可以把它简化成质点
C.研究嫦娥六号月背起飞上升时可以把它简化成质点
D.嫦娥六号着陆地球的过程中,以嫦娥六号为参考系,地球是静止不动的
3.(多选)研究下列各种运动情况时(如下图所示),哪些情况可以将研究对象视为质点( )
A.研究火车进站的时间
B.研究火车从北京到重庆的时间
C.研究我国发射的“嫦娥二号”由地球升空的路线
D.研究双人跳水的动作
题型 参考系的辨析——已知物体运动情况判断参考系、已知参考系判断物体的运动情况
题型描述:
给出具体的情境(如空中加油、直升机救援、乘坐电梯等),已知物体的运动情况要求判断选取的参考系,或已知选取的参考系要求判断物体的运动状态。
解题方法:
核心判断依据:看研究对象相对于参考系的“位置”是否随时间发生变化。
已知运动求参考系:假设参考系是静止的,看研究对象相对于哪个物体位置发生了变化,那个物体就是参考系。
已知参考系求运动:选定参考系后,假定该参考系静止,分析研究对象相对于它的位置如何变化,从而得出运动方向和状态。
常用技巧:画运动示意图,或代入“观察者视角”(假设自己站在参考系上观察研究对象)。
易错警示:
不能选研究对象自身作为参考系。
无特别说明时,默认以地面为参考系,不要凭空想象其他参考系。
注意“相对静止”的情况(如空中加油时,以加油机为参考系,受油机是静止的)。
活学活用
1.如图所示,由于风的缘故,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的两条船上的旗帜 A、B分别向右和向左飘,两条船的运动状态是( )
A.A船肯定是向左运动的
B.B船肯定是向右运动的
C.A船肯定是静止的
D.B船可能是静止的
2.热气球运动起源于18世纪的法国,随着球皮材料和致热燃料的普及,热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中,甲、乙、丙三人各乘一个热气球,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。从地面上看,甲、乙、丙的运动情况可能是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲
B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升
D.以上说法均不对
3.(多选)随着城市现代化的发展,电梯越来越多的出现在人们生活中,为大家带来了快捷和便利。而观光电梯是适应人们的进一步需求而产生的,乘坐人员可以观看电梯外面的景色,享受现代设备带来的视觉感受。正在乘坐电梯下楼的一位同学看到身旁的大楼拔地而起,大声惊叫:“楼不是静止的吗?怎么动起来了?”对于大楼的“运动”情况,下列说法正确的是( )
A.楼只能是静止的,不可能运动
B.楼实际在运动,不可能静止
C.看到楼在运动是以乘坐的电梯为参考系
D.看到楼静止是以地面(或地面上不动的物体)为参考系
题型 运动的相对性——同一物体在不同参考系下的运动描述
题型描述:
给出一个物体(或人),要求分析其相对于不同参考系(如地面、行驶的车、流动的水等)的运动状态(静止、运动方向、运动快慢等)。
解题方法:
核心判断依据:运动和静止是相对的,同一物体在不同参考系下,运动描述可能完全不同。
分析步骤:明确研究对象 → 分别选定不同的参考系 → 逐一分析相对位置的变化情况。
易错警示:
不能脱离参考系谈运动,不能说“物体绝对静止”或“物体绝对运动”。
注意参考系的转换:例如,坐在行驶火车里的人,以火车为参考系是静止的,以地面为参考系是运动的;若火车向东行驶,以另一列向西行驶的火车为参考系,人的运动方向可能与地面参考系下的结论不同。
判断相对运动时,一定要注意“相对于谁”。
活学活用
1.一个木箱漂流在河中,随平稳流动的河水向下游漂去,某时刻,在木箱的上游和下游各有一条小船,两船距木箱距离相同,并同时开始划向木箱,若两船在静水中划行的速度大小相同,那么( )
A.上游小船先捞到木箱 B.下游小船先捞到木箱
C.两船同时到达木箱处 D.条件不足无法判断
2.如图所示为飞行员(丙)在跳伞训练,飞机驾驶员(甲)和地面指挥员(乙)在观察了丙的运动后,发生了争论。关于甲、乙争论的内容,下列说法正确的是( )
A.甲选取了地面为参考系 B.乙选取了飞机为参考系
C.两人的说法中必有一个是错误的 D.两人选取参考系不同导致观察结果不同
3.(多选)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,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
D.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
题型 时间与时刻的判断
题型描述:
给出具体的文字表述(如“前3秒”、“第3秒内”、“第3秒末”、“3秒时”等),要求判断是时刻还是时间间隔,或在时间轴上标出对应的位置和长度。
解题方法:
核心判断依据:看其在时间轴上对应的是“点”还是“线段”。
时刻:时间轴上的一个点,如“第n秒末”、“第n秒初”、“n秒时”。
时间间隔:时间轴上的一段长度,如“前n秒内”(长度为n秒)、“第n秒内”(长度为1秒)。
计算方法:时间间隔 Δt = 末时刻 - 初时刻。
易错警示:
混淆“第3秒内”与“前3秒内”:“第3秒内”是1秒的时间间隔(从第2秒末到第3秒末);“前3秒内”是3秒的时间间隔(从0到第3秒末)。
混淆“第3秒末”与“第4秒初”:二者在时间轴上是同一个点(时刻)。
日常用语中的“时间”有时指时刻(如“火车什么时候开?”),有时指时间间隔(如“火车开了多长时间?”),需结合语境判断。
活学活用
1.如图所示为时间轴,下列说法正确的是( )
A.第3s内指的是0到3s之间的线段 B.第3s内指的是3s的时间间隔
C.第4s末对应时间轴上的4位置 D.前4s指的是3s到4s之间的线段
2.下列关于时间和时刻的说法中错误的是( )
A.一节课45min指的是时间
B.由郑州到北京的某次列车9:40开车,指的是时刻
C.在时间轴上的每一坐标点表示的是时间
D.1s初到2s末所经历的时间为2s
3.(多选)根据图中的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.是时刻,对应数字1,叫作第1s末,也等于第2s初
B.是时间间隔,叫作前2s内,也可以叫作第2s内
C.是时间间隔,代表第3s内,时长为1s
D.这段间隔叫作内
题型 物体能否视为质点的辨析
题型描述:
给出具体的研究情境(如研究地球公转、研究乒乓球旋转、研究火车过桥等),要求判断该物体能否被视为质点。
解题方法:
核心判断依据:看物体的大小和形状对所研究的问题影响是否可以忽略。
分析步骤:明确研究的问题是什么 → 判断物体的形状、大小、体积是否起主要作用 → 若影响可忽略,则可视为质点;若不可忽略,则不能视为质点。
易错警示:
不能单纯看物体本身的大小:地球很大,但研究公转时可视为质点;乒乓球很小,但研究其旋转时不能视为质点。
同一个物体在不同问题中,能否视为质点的结论可能不同(如研究火车从上海到北京的时间可视为质点,研究火车经过某座桥梁的时间则不能视为质点)。
质点是一种理想化的物理模型,现实中并不存在,引入它是为了简化研究。
活学活用
1.神舟二十二号飞船于2025年11月25日12时11分在酒泉卫星发射中心成功发射,关于神舟飞船的说法正确的是( )
A.12时11分指的是时间间隔
B.与空间站对接时,可把飞船看作质点
C.从地面控制中心跟踪观察在太空中飞行的飞船,可把飞船看作质点
D.质点是一个理想化的模型,实际并不存在,所以引入这个概念没有多大意义
2.2025年9月3日,26架直-19武装直升机精确排列成“80”数字造型,飞越天安门广场上空,“80”字样直接呼应纪念抗战胜利80周年的主题,与悬挂“正义必胜”、“和平必胜”、“人民必胜”条幅的直-8L运输直升机梯队共同传递和平理念,下列说法正确的是( )
A.选天安门广场地面观众为参考系,飞机是静止的
B.选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是匀速运动的
C.计算飞机沿直线飞行的速度时,可将其视为质点
D.若飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,可将其视为质点
3.(多选)如下图所示,你认为哪些对象可以看做质点( )
A.研究地球绕太阳的公转周期时的地球
B.计算自行车运动员在竞速比赛中的总路程时
C.因绕太阳公转而引起四季变化时的地球
D.花样滑冰表演中的运动员
基础通关
1.题图为特技跳伞运动员空中造型的视频截图。当运动员们保持该造型向下落时,若其中某一位运动员突然打开降落伞,视频中看到他反而是上升了,则该视频的拍摄者是( )
A.该运动员
B.站在地面上的观测者
C.悬停在高空的观测无人机
D.随该造型一起下落的其他运动员
2.如图所示,在9月3日大阅兵中,女民兵徒步方队迈着整齐的步伐通过天安门广场,受到了广泛关注。下列说法正确的是( )
A.以地面为参考系,正在通过广场的民兵是静止的
B.以方队中某一名民兵为参考系,方队中其他民兵是静止的
C.研究某一名民兵手臂的摆动动作时,可将该民兵视为质点
D.不管分析什么问题,都不能把民兵看成质点
3.某船在河中顺流行驶,某时刻船上一草帽落水。若船又行驶时间t 后才返回寻找,略去掉转船头所用的时间。需再经过时间t′才能遇到草帽,已知全程小船对水的划速都不变,关于t′和t的大小关系正确的是( )
A.t′<t B.t′>t C.t′=t D.无法确定
4.下列关于质点的说法正确的是( )
A.研究甲图运动员的跨栏动作时可以将运动员看成质点
B.研究乙图飞机起飞姿态时可以将飞机看成质点
C.研究丙图踢出“香蕉球”的方法时,足球可以看成质点
D.研究丁图“祝融号”火星车在火星上的运动轨迹时可以将火星车看成质点
5.哈雷彗星是围绕太阳公转的彗星,其公转周期约为76年,下一次预计在2061年7月28日距离太阳最近。下列说法正确的是( )
A.76年指的是时刻
B.2061年7月28日指的是时间间隔
C.研究哈雷彗星绕太阳的运行时可将其视为质点
D.研究哈雷彗星的自转时可将其视为质点
6.(多选)甲、乙、丙三人各乘一架直升机,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。那么在地面上的人看来,甲、乙、丙的运动情况可能是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、丙匀速下降,v乙>v甲,乙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲
D.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
7.(多选)关于“理想化模型”的说法中,正确的是( )
A.在物理学中,突出问题的主要方面,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
B.“理想化模型”是研究的问题中实际存在的
C.“质点”是实际物体的一种简化,只是忽略了物体的大小和形状,是实际存在的
D.“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法
8.(多选)下列关于时间及时刻表述正确的是( )
A.第5秒内就是4秒末到6秒初这1秒时间
B.第4秒末与第5秒初是指4秒时刻
C.第4秒末是第4秒和第5秒的中间时刻
D.第5秒初到第6秒末的时间间隔为1秒
9.有如下三个情境,结合不同研究目标分步思考,理解物体能否看作质点的判断条件:
(1)图甲:高铁列车从北京南站开往上海
①研究列车全程的运行总时间,火车自身长度相比两地距离能否忽略?此时火车______(选填“能”或“不能”)看成质点。
②研究列车完整通过一座大桥所用的时间,火车自身长度不能忽略,此时火车______(选填“能”或“不能”)看成质点。
③小结:同一列火车,研究目标不同,能否看成质点的结论是否相同?________。
(2)图乙:花样滑冰运动员比赛
①观察、研究运动员旋转、跳跃、滑行的整套肢体动作时,运动员自身形状、动作不能忽略,此时运动员______(选填 “能” 或 “不能”)看成质点。
②只统计运动员从上场到完成整套节目的总比赛时长,不关注肢体细节,此时运动员______(选填“能”或“不能”)看成质点。
(3)图丙:乒乓球比赛
①研究发球时乒乓球自身的旋转、摩擦情况,球体的形状大小不能忽略,乒乓球______(选填“能”或“不能”)看成质点。
②研究乒乓球被击出后落在球台的落点位置,球体尺寸远小于运动距离,乒乓球______(选填“能”或“不能”)看成质点。
(4)对比上面三组案例,填空总结质点判断核心条件:
当我们研究物体运动时,若物体的______和______对研究问题的影响可以忽略不计,该物体就可以简化为质点;若物体的形状、大小、自转、肢体动作等会直接影响研究结果,则______看成质点。
(5)判断正误:体积很小的物体一定能看作质点,体积很大的物体一定不能看作质点。这句话是否正确?____,举一个反例简单说明:____________________。
10.以下是学校上午部分作息表:
①早读开始:7∶20;
②早读结束:7∶50;
③第一节课上课:8∶00;
④第一节课下课:8∶45;
小明早上7∶10从家出发,路上花费20分钟,7∶30到达学校。
规定:时刻是某一瞬间,在时间轴上对应一个点;
时间间隔(时间)是两个时刻之间的一段时长,在时间轴上对应一段线段。
按要求填空作答:
(1)“7∶20早读开始”,这里的7∶20属于________(填“时刻”或“时间间隔”);
(2)早读从7∶20到7∶50,早读持续了30分钟,“30分钟”属于________(填“时刻”或“时间间隔”);
(3)“第一节课8∶00上课”中8∶00是________;一节课45分钟,“45分钟”是________;
(4)“小明7∶10从家出发”,7∶10是________;“路上花费20分钟”,20分钟是________;
(5)“小明7∶30到达学校”,7∶30在时间轴上对应一个点,该物理量名称为________;
(6)从7∶10出发到7∶30到校,中间相隔20分钟,20分钟是两个________之间的间隔;
(7)判断:“第3秒末”是时刻,“前3秒”是时间间隔。这句话________(填“正确”或“错误”);
(8)判断:“第2秒内”指从第1秒末到第2秒末,属于一段时间间隔。这句话________(填“正确”或“错误”)。
素养提升
11.近年来,随着世界包装理念的创新和包装新材料技术的发展,无伞空投研究获得极大进展。一架飞机在水平匀速飞行过程中向地面无伞空投救援物资,不计空气阻力,以下哪项描述是正确的( )
A.地面上的引导员以地面为参考系,看到物资离开飞机后竖直向下沿直线运动
B.飞行员以机舱为参考系,看到物资离开飞机后竖直向下沿直线运动
C.选取不同的参考系,对物体运动的描述一定是不同的
D.为了方便描述物体运动,可以不选参考系
12.汽车自动驾驶技术发展迅速,下列情况可以把汽车视为质点的是( )
A.自动泊车时 B.规划行驶路线时
C.避让行人时 D.判断是否满足超车条件时
13.唐诗作为中国古典诗歌的巅峰,是中华文明的精神瑰宝和世界文化遗产的重要组成部分。有不少唐诗蕴含着朴素的物理规律,其中关于诗仙李白的千古名篇“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还;两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”的描述,正确的是( )
A.以“轻舟”为参考系,“万重山”是静止的
B.研究“轻舟”的航行轨迹可以把轻舟看作质点
C.“千里江陵一日还”中的“千里”指的是位移
D.“千里江陵一日还”中的“一日”指的是时刻
14.(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
15.(多选)下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的有( )
A.时刻就是一段很短的时间间隔
B.第4秒指的是t=“3s”到t=“4s”之间的时间间隔
C.第4秒末和第5秒初都是指的t=“4s”这一时刻
D.物理测验时间是60min,这里60min指的是时刻
16.如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景,A车上的乘客看到B车向东运动,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,C车上的乘客看到A车向西运动。站台上的人看A、B、C三列火车各向什么方向运动?
迁移创新
17.某中学作息时间表如下:
起床:6:30
早餐:7:00~7:30
第一节课:8:00~8:45
……
熄灯:22:00
探究1 时间表中的6:30、22:00表示时刻还是时间间隔?有什么物理意义?8:00~8:45之间的45min表示时刻还是时间间隔?有什么物理意义?
探究2 试用时间轴表示6:30、22:00、8:00~8:45之间的45min。
18.在晴朗的夜晚,利用相机的长曝光模式,可以看到“斗转星移”的轨迹——星轨:夜空中所有的恒星,都绕着某一点画出弧线。所有恒星绕转一周的时间均约为23小时56分钟。
(1)在研究星轨的成因时,可视为质点的物体有( )
A.星轨圆心处的恒星 B.划出星轨的恒星
C.地球 D.地球上的人
(2)形成星轨的原因,与“所有恒星在绕中央恒星做等周期的圆周运动”相比,更有可能是因为___________。
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第一章
描述运动的基本概念
一、参考系 时间 质点
课标要点
1.知道参考系的概念,知道运动是绝对的、静止是相对的,理解运动和静止的相对性。
2.知道参考系的选择原则是任意的,能结合具体情境选择合适的参考系来描述物体的运动,并能在不同参考系中分析物体的运动情况。
3.知道时刻和时间间隔的区别与联系,能在时间轴上正确标出具体的时刻和时间间隔。
4.知道质点的概念,理解质点是用来代替物体的有质量的点,是一种理想化的物理模型。
5.知道将物体看作质点的条件,能根据具体研究的问题判断物体能否看作质点,体会理想化模型在物理学研究中的重要意义。
学习重难点
重点:参考系的概念及选取原则;时刻与时间间隔的区别与联系;质点概念及将物体看作质点的条件。
难点:在实际问题中根据研究目的选取合适的参考系并准确描述物体的运动;区分时刻与时间间隔;建立理想化模型的思想,准确判断具体情境下物体能否被看作质点。
知识点 参考系
1. 参考系的定义与物理意义:
参考系的定义:在描述物体的运动时,被选作参照的物体(以及与之保持相对静止的物体系统)叫做参考系。
参考系的物理意义:参考系是判断物体运动或静止的基准。世界上一切物体都在运动,绝对静止的物体是不存在的,运动和静止都是相对于某个参考系而言的。选取不同的参考系,对同一物体运动的描述可能会不同。
2. 参考系的选取原则与方法:
选取原则:参考系的选择是任意的,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
默认规则:在高中物理中,若无特别说明,一般默认以地面(或相对于地面静止的物体)为参考系。
常用方法:分析相对运动时,常选相对静止的物体为参考系(如空中加油时,以加油机为参考系,受油机是静止的;以地面为参考系,受油机是运动的)。
3. 参考系的特点:
①标准性:被选作参考系的物体,我们假定它是静止的。
②相对性:同一物体的运动,相对于不同的参考系,描述的结果可能不同(如坐在行驶汽车里的人,以车为参考系是静止的,以路面为参考系是运动的)。
③同一性:比较两个物体的运动情况时,必须选择同一个参考系,否则无法比较。
4. 具体实例分析:
空中加油:以加油机为参考系,受油机是静止的;以地面为参考系,受油机是运动的。
直升机救援:以地面为参考系,救援人员是运动的;以直升机为参考系,救援人员是静止的。
注意:
不能将研究物体自身作为参考系。
参考系的选取虽然任意,但并不是随意乱选,在实际问题中要根据研究方便来定。
随学随练
1.诗词具有旺盛的生命力和时代活力,是文化创新创造的宝贵资源。很多诗词中包含了物理知识,下列说法正确的是( )
A.“卧看满天云不动,不知云与我俱东”其中,“云不动”是以云为参考系
B.“人从桥上过,桥流水不流”中的“桥流”是以人作为参考系
C.“轻舟已过万重山”,是以万重山为参考系
D.“小小竹排江中游”,是以竹排为参考系的
【答案】C
【详解】A.“云不动”是云相对于观察者(或其所乘的船)保持静止,参考系为观察者/船,且研究对象云本身不能作为参考系,故A错误;
B.“桥流”默认水静止、桥运动,参考系为水,若以人为参考系,无法保证水处于静止状态,故B错误;
C.“轻舟已过万重山”描述轻舟的运动,轻舟相对于万重山位置发生改变,是以万重山为参考系,故C正确;
D.“小小竹排江中游”描述竹排的运动,若以竹排为参考系,竹排本身是静止的,实际参考系为江岸等静止物体,故D错误。
故选C。
2.甲、乙、丙三人各自乘一架直升机。甲看到楼房匀速上升;乙看到甲机匀速上升;丙看到乙机匀速下降;甲看到丙机匀速上升。那么甲、乙、丙相对于地面的运动情况不可能是( )
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】D
【详解】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,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,甲看到丙机匀速上升,若丙匀速下降,则,本题选不可能的,故选D。
3.(多选)如图所示,热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中,甲、乙、丙三人各乘一个热气球,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,关于甲、乙、丙的运动情况说法可能正确的是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升
D.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙静止
【答案】CD
【详解】A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲,乙看甲是匀速下降的,A不符合题意,;
B.甲、丙匀速下降,且v丙>v甲,甲看丙是匀速下降的,B不符合题意;
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,乙看甲匀速上升;甲匀速下降,丙匀速上升,甲看丙匀速上升;甲匀速下降,楼房静止,甲看楼房匀速上升,C符合题意;
D.甲匀速下降,丙和楼房都静止,甲看楼房都匀速上升;甲、乙匀速下降,v乙>v甲,乙看甲匀速上升,D符合题意。
故选CD。
知识点 时间和时刻
1. 时间与时刻的认识:
时刻:指某一瞬间,在时间轴上用一个点表示。物理意义:对应于物体运动过程中的某一状态(如:8点05分、第2s末、第3s初)。
时间间隔(简称时间):指两个时刻之间的间隔,在时间轴上用一段长度表示。物理意义:对应于物体运动的一个过程(如:8:00到8:05、第3s内、前3s内)。
2. 时间与时刻的表示方法与计算:
表示方法:在时间轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示。
计算方法:时间间隔 Δt = t2 - t1(即末时刻减去初时刻)
3. 时间与时刻的特点与辨析:
①“第2s末”与“第3s初”是同一个时刻。
②“第3s内”是指从第2s末到第3s末这1s的时间间隔;“前3s内”是指从0时刻到第3s末这3s的时间间隔。
③日常用语中的“时间”有时指时刻(如“火车什么时候开?”),有时指时间间隔(如“火车开了多长时间?”),需结合语境判断。
注意:
区分时刻与时间间隔的关键在于看其在时间轴上对应的是“点”还是“线段”。
注意区分“第n秒内”、“前n秒内”和“第n秒末”等易混淆表述。
随学随练
1.在表示时间的数轴上,时刻用___________表示,时间用___________表示,平常所说的“作息时间表”是___________(填“时间表”“时刻表”)。
【答案】 点 线段 时刻表
【详解】[1][2][3]时间间隔是两个时刻的间隔,时刻是指某一瞬间,在时间轴上对应一个点,不同时刻在时间轴上的点不一样,有先后顺序。而时间间隔是两个时刻的间隔;故用线段表示;作息时间表描述作息开始及结束时刻,故为时刻表;
2.请在如图所示的时间轴上指出下列时刻或时间(填相应的字母)
例如:第1s末:____A____
第2s内:____A→B____
(1)第2s末:_______;第4s初:_______;前两秒的中间时刻:_______;
(2)第3s内:_______;第5s内:_______;第8s内:_______;
(3)2s内:_______;头5s内:_______;前9s内:_______。
【答案】 B C A B→C D→E G→H O→B O→E O→I
【详解】(1)[1][2][3]第2s末:B;第4s初:C;前两秒的中间时刻:A;
(2)[4][5][6]第3s内:B→C;第5s内:D→E;第8s内:G→H;
(3)[7][8][9]2s内:O→B;头5s内:O→E;前9s内:O→I。
3.如图所示,在时间轴上表示出下面的时间和时刻。
(1)第1s内,(2)第1s初,(3)第1s末,(4)第2s初,(5)第3s内,(6)前3s内
【答案】
【详解】时间对应一段时间间隔,时刻对应一个时间点,在时间轴上表示如图所示
知识点 质点
1. 质点的定义与物理意义:
定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点。
物理意义:质点是一种理想化的物理模型。它抓住了物体“有质量”和“占据一定空间位置”的主要因素,忽略了物体的形状、大小、体积等次要因素,从而使问题的研究得到简化。
2. 将物体看作质点的条件与判断方法:
核心条件:物体的大小和形状对所研究的问题影响可以忽略不计时,才可以把它看作质点。
判断方法:不能单纯看物体实际体积的大小,而要看所研究的具体问题。同一个物体在不同的问题中,有时可以看作质点,有时不能。
3. 质点模型的特点:
①理想化:质点是一种科学抽象,现实中并不存在。
②相对性:一个物体能否看作质点,取决于所研究的问题,而不是绝对的。
③等价性:将物体抽象为质点后,其质量不能忽略,即质点是有质量的点。
4. 具体实例分析:
可看作质点:研究地球绕太阳公转的周期;研究一列火车从上海行驶到北京所需的时间。
不可看作质点:研究地球的自转;研究火车车轮的转动;研究体操运动员在单杠上的大回环动作。
注意:
质点与几何点的区别:几何点没有质量,而质点具有质量。
建立理想化物理模型是物理学研究的重要方法(如质点、点电荷、光滑斜面等)。
平动的物体一般可以看作质点,但转动的物体不一定不能看作质点(关键看研究的问题)。
随学随练
1.在刚结束的第11届体育节运动会上,下列研究对象能看做质点的是( )
A.研究某老师刚起跑时的动作 B.研究看台上某个同学的嬉笑打闹
C.研究参加400m跑步同学的运动轨迹 D.研究跳高运动员的跳高姿态
【答案】C
【详解】A.研究老师起跑动作时,需要关注身体各部位的具体运动状态,形状、大小不可忽略,不能看做质点,故A错误;
B.研究同学嬉笑打闹的状态时,需要关注肢体、面部的动作细节,形状、大小不可忽略,不能看做质点,故B错误;
C.研究400m跑步同学的运动轨迹时,同学的尺寸远小于400m的运动路程,且轨迹研究仅关注位置变化,不需要考虑运动员的动作,形状大小的影响可忽略,能看做质点,故C正确;
D.研究跳高运动员的跳高姿态时,需要关注身体各部位的动作细节,形状、大小不可忽略,不能看做质点,故D错误。
故选C。
2.2024年6月25日14时7分,嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆。如图为某次嫦娥六号为躲避陨石坑的一段飞行路线,下列说法中正确的是( )
A.2024年6月25日14时7分指的是时间间隔
B.研究嫦娥六号在躲避过程中姿态调整时,可以把它简化成质点
C.研究嫦娥六号月背起飞上升时可以把它简化成质点
D.嫦娥六号着陆地球的过程中,以嫦娥六号为参考系,地球是静止不动的
【答案】C
【详解】A.2024年6月25日14时7分指的是时刻,故A错误;
BC.当物体的大小、形状对所研究的问题没有影响或者影响很小,可以忽略不计时,可将物体看成质点,所以研究嫦娥六号在躲避过程中姿态调整时,不可以把它简化成质点,研究嫦娥六号月背起飞上升时可以把它简化成质点,故B错误,C正确;
D.嫦娥六号着陆地球的过程中,以嫦娥六号为参考系,地球是运动的,故D错误。
故选C。
3.(多选)研究下列各种运动情况时(如下图所示),哪些情况可以将研究对象视为质点( )
A.研究火车进站的时间
B.研究火车从北京到重庆的时间
C.研究我国发射的“嫦娥二号”由地球升空的路线
D.研究双人跳水的动作
【答案】BC
【详解】A.由于火车进站的时间是从火车车头进站开始直到整个车身进站后停止运动的这段时间,而火车车身的长度在研究该问题时不能忽略,因此,研究火车进站的时间时,不能将火车看成质点,故A错误;
B.由于火车车身的长度相对于从北京到重庆的距离可以忽略,因此在研究火车从北京到重庆的时间时,可以将火车看成质点,故B正确;
C.发射的“嫦娥二号”的形状大小,对于它所要运行路线的长度而言可以忽略,因此研究我国发射的“嫦娥二号”由地球升空的路线时,可以将“嫦娥二号”看成质点,故C正确;
D.跳水动作需要通过运动员各自的身体进行动作展示,因此在研究双人跳水的动作时,不能将人看成质点,故D错误。
故选BC。
题型 参考系的辨析——已知物体运动情况判断参考系、已知参考系判断物体的运动情况
题型描述:
给出具体的情境(如空中加油、直升机救援、乘坐电梯等),已知物体的运动情况要求判断选取的参考系,或已知选取的参考系要求判断物体的运动状态。
解题方法:
核心判断依据:看研究对象相对于参考系的“位置”是否随时间发生变化。
已知运动求参考系:假设参考系是静止的,看研究对象相对于哪个物体位置发生了变化,那个物体就是参考系。
已知参考系求运动:选定参考系后,假定该参考系静止,分析研究对象相对于它的位置如何变化,从而得出运动方向和状态。
常用技巧:画运动示意图,或代入“观察者视角”(假设自己站在参考系上观察研究对象)。
易错警示:
不能选研究对象自身作为参考系。
无特别说明时,默认以地面为参考系,不要凭空想象其他参考系。
注意“相对静止”的情况(如空中加油时,以加油机为参考系,受油机是静止的)。
活学活用
1.如图所示,由于风的缘故,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的两条船上的旗帜 A、B分别向右和向左飘,两条船的运动状态是( )
A.A船肯定是向左运动的
B.B船肯定是向右运动的
C.A船肯定是静止的
D.B船可能是静止的
【答案】B
【详解】AC.A船旗帜向右飘,存在三种可能的运动状态:①A船静止,风直接把旗帜吹向右;②A船向左运动,风相对A船依旧向右,把旗帜吹向右;③A船向右运动,但船速小于风速,风仍能把旗帜吹向右,故AC错误;
BD.B船旗帜向左飘,与风向完全相反:若B船静止,旗帜会被向右的风吹得向右飘,不符合现象;若B船向左运动,风相对B船向右,旗帜同样会向右飘,也不符合。只有当B船向右运动,且船的运动速度大于风速时,船相对空气向右运动,相当于空气相对船向左流动,才会把旗帜吹向左,因此B船肯定是向右运动的,故B正确,D错误。
故选 B。
2.热气球运动起源于18世纪的法国,随着球皮材料和致热燃料的普及,热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中,甲、乙、丙三人各乘一个热气球,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。从地面上看,甲、乙、丙的运动情况可能是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲
B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升
D.以上说法均不对
【答案】C
【详解】楼房和地面相当于同一参考系,所以,甲是匀速下降。乙看到甲匀速上升,说明乙也是匀速下降,且
v乙>v甲
甲看到丙匀速上升,有三种可能:丙静止;丙匀速上升;丙匀速下降,且
v丙<v甲
丙看到乙匀速下降,也有三种可能:丙静止;丙匀速上升;丙匀速下降,且
v丙<v乙
故选C。
3.(多选)随着城市现代化的发展,电梯越来越多的出现在人们生活中,为大家带来了快捷和便利。而观光电梯是适应人们的进一步需求而产生的,乘坐人员可以观看电梯外面的景色,享受现代设备带来的视觉感受。正在乘坐电梯下楼的一位同学看到身旁的大楼拔地而起,大声惊叫:“楼不是静止的吗?怎么动起来了?”对于大楼的“运动”情况,下列说法正确的是( )
A.楼只能是静止的,不可能运动
B.楼实际在运动,不可能静止
C.看到楼在运动是以乘坐的电梯为参考系
D.看到楼静止是以地面(或地面上不动的物体)为参考系
【答案】CD
【详解】电梯中的同学看到大楼在动是因为他以电梯中的自己为参考系,因为电梯在动,所以他看到大楼相对于自身在动;楼实际上相对地面是静止的;但要注意楼相对于其他参考系时可能是运动的;以地面为参考系时,楼房是静止的,故AB错误,CD正确。
故选CD。
题型 运动的相对性——同一物体在不同参考系下的运动描述
题型描述:
给出一个物体(或人),要求分析其相对于不同参考系(如地面、行驶的车、流动的水等)的运动状态(静止、运动方向、运动快慢等)。
解题方法:
核心判断依据:运动和静止是相对的,同一物体在不同参考系下,运动描述可能完全不同。
分析步骤:明确研究对象 → 分别选定不同的参考系 → 逐一分析相对位置的变化情况。
易错警示:
不能脱离参考系谈运动,不能说“物体绝对静止”或“物体绝对运动”。
注意参考系的转换:例如,坐在行驶火车里的人,以火车为参考系是静止的,以地面为参考系是运动的;若火车向东行驶,以另一列向西行驶的火车为参考系,人的运动方向可能与地面参考系下的结论不同。
判断相对运动时,一定要注意“相对于谁”。
活学活用
1.一个木箱漂流在河中,随平稳流动的河水向下游漂去,某时刻,在木箱的上游和下游各有一条小船,两船距木箱距离相同,并同时开始划向木箱,若两船在静水中划行的速度大小相同,那么( )
A.上游小船先捞到木箱 B.下游小船先捞到木箱
C.两船同时到达木箱处 D.条件不足无法判断
【答案】C
【详解】以河水为参考系,木箱处于静止状态,而两条船速度大小相等,距木箱也相同,因此同时到达木箱处。
故选C。
2.如图所示为飞行员(丙)在跳伞训练,飞机驾驶员(甲)和地面指挥员(乙)在观察了丙的运动后,发生了争论。关于甲、乙争论的内容,下列说法正确的是( )
A.甲选取了地面为参考系 B.乙选取了飞机为参考系
C.两人的说法中必有一个是错误的 D.两人选取参考系不同导致观察结果不同
【答案】D
【详解】甲、乙两人的说法分别是以飞机和地面作为参考系研究运动的,说法都是正确的。他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的,故ABC错误,D正确。
故选D。
3.(多选)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,丙停在空中
B.甲、乙匀速下降,且,丙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
D.甲、乙匀速下降,且,丙匀速下降且
【答案】ABD
【详解】A B.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,说明乙匀速下降,而且 ,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,故AB正确;
CD.甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能匀速下降,且 ,故C错误,D正确。
故选ABD。
题型 时间与时刻的判断
题型描述:
给出具体的文字表述(如“前3秒”、“第3秒内”、“第3秒末”、“3秒时”等),要求判断是时刻还是时间间隔,或在时间轴上标出对应的位置和长度。
解题方法:
核心判断依据:看其在时间轴上对应的是“点”还是“线段”。
时刻:时间轴上的一个点,如“第n秒末”、“第n秒初”、“n秒时”。
时间间隔:时间轴上的一段长度,如“前n秒内”(长度为n秒)、“第n秒内”(长度为1秒)。
计算方法:时间间隔 Δt = 末时刻 - 初时刻。
易错警示:
混淆“第3秒内”与“前3秒内”:“第3秒内”是1秒的时间间隔(从第2秒末到第3秒末);“前3秒内”是3秒的时间间隔(从0到第3秒末)。
混淆“第3秒末”与“第4秒初”:二者在时间轴上是同一个点(时刻)。
日常用语中的“时间”有时指时刻(如“火车什么时候开?”),有时指时间间隔(如“火车开了多长时间?”),需结合语境判断。
活学活用
1.如图所示为时间轴,下列说法正确的是( )
A.第3s内指的是0到3s之间的线段 B.第3s内指的是3s的时间间隔
C.第4s末对应时间轴上的4位置 D.前4s指的是3s到4s之间的线段
【答案】C
【详解】AB.第3s内指的是2s到3s之间的线段,是1s的时间间隔。故AB错误;
C.在时间轴上,第4s末对应的是4位置。故C正确;
D.前4s指的是0到4s之间的线段,故D错误。
故选C。
2.下列关于时间和时刻的说法中错误的是( )
A.一节课45min指的是时间
B.由郑州到北京的某次列车9:40开车,指的是时刻
C.在时间轴上的每一坐标点表示的是时间
D.1s初到2s末所经历的时间为2s
【答案】C
【详解】A.一节课45min指的是时间,故A正确,不符合题意;
B.由郑州到北京的某次列车9:40开车,指的是时刻,故B正确,不符合题意;
C.在时间轴上的每一坐标点表示的是时刻,故C错误,符合题意;
D.1s初到2s末所经历的时间为2s,故D正确,不符合题意。
故选C。
3.(多选)根据图中的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.是时刻,对应数字1,叫作第1s末,也等于第2s初
B.是时间间隔,叫作前2s内,也可以叫作第2s内
C.是时间间隔,代表第3s内,时长为1s
D.这段间隔叫作内
【答案】AC
【详解】A.是时间轴上的一个点,表示时刻,对应数字,叫作第末,也等于第初,故A正确;
B.是时间轴上的一段长度,表示时间间隔,叫作前内,而第内是指这段时间间隔,故B错误;
C.表示两个时刻之间的时间间隔,代表第内,时长为,故C正确;
D.这段时间间隔叫作第内,而内是指这段时间间隔,故D错误。
故选AC。
题型 物体能否视为质点的辨析
题型描述:
给出具体的研究情境(如研究地球公转、研究乒乓球旋转、研究火车过桥等),要求判断该物体能否被视为质点。
解题方法:
核心判断依据:看物体的大小和形状对所研究的问题影响是否可以忽略。
分析步骤:明确研究的问题是什么 → 判断物体的形状、大小、体积是否起主要作用 → 若影响可忽略,则可视为质点;若不可忽略,则不能视为质点。
易错警示:
不能单纯看物体本身的大小:地球很大,但研究公转时可视为质点;乒乓球很小,但研究其旋转时不能视为质点。
同一个物体在不同问题中,能否视为质点的结论可能不同(如研究火车从上海到北京的时间可视为质点,研究火车经过某座桥梁的时间则不能视为质点)。
质点是一种理想化的物理模型,现实中并不存在,引入它是为了简化研究。
活学活用
1.神舟二十二号飞船于2025年11月25日12时11分在酒泉卫星发射中心成功发射,关于神舟飞船的说法正确的是( )
A.12时11分指的是时间间隔
B.与空间站对接时,可把飞船看作质点
C.从地面控制中心跟踪观察在太空中飞行的飞船,可把飞船看作质点
D.质点是一个理想化的模型,实际并不存在,所以引入这个概念没有多大意义
【答案】C
【详解】A.12时11分是发射对应的时间点,属于时刻,时间间隔是一段时间的长度,故A错误;
B.与空间站对接时,需要考虑飞船的姿态、对接部位的位置等,飞船的形状和大小不可忽略,不能看作质点,故B错误;
C.跟踪观察太空中飞行的飞船时,飞船的尺寸远小于其运动轨迹的尺度,形状和大小对研究问题的影响可忽略,可把飞船看作质点,故C正确;
D.质点是理想化物理模型,虽然实际不存在,但可以忽略次要因素、抓住运动的核心特征,是物理研究的重要方法,具有重要意义,故D错误。
故选C。
2.2025年9月3日,26架直-19武装直升机精确排列成“80”数字造型,飞越天安门广场上空,“80”字样直接呼应纪念抗战胜利80周年的主题,与悬挂“正义必胜”、“和平必胜”、“人民必胜”条幅的直-8L运输直升机梯队共同传递和平理念,下列说法正确的是( )
A.选天安门广场地面观众为参考系,飞机是静止的
B.选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是匀速运动的
C.计算飞机沿直线飞行的速度时,可将其视为质点
D.若飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,可将其视为质点
【答案】C
【详解】A.选天安门广场地面观众为参考系,飞机是运动的,故A错误;
B.选编队中某飞机为参考系,编队中其它飞机是静止的,故B错误;
C.计算飞机沿直线飞行的速度时,飞机大小可忽略不计,可将其视为质点,故C正确;
D.飞机在空中翻滚,对飞机进行动作分析时,飞机大小不可忽略不计,不可将其视为质点,故D错误。
故选C。
3.(多选)如下图所示,你认为哪些对象可以看做质点( )
A.研究地球绕太阳的公转周期时的地球
B.计算自行车运动员在竞速比赛中的总路程时
C.因绕太阳公转而引起四季变化时的地球
D.花样滑冰表演中的运动员
【答案】AB
【详解】A.研究地球绕太阳的公转周期时,地球直径约为1.3×104km,而且本身也在自转,但由于地球和太阳之间的距离约为1.5×108km,约是地球直径的104倍,因而就地球相对太阳公转来说,地球的大小和自转可以忽略不计,这时我们就可以把地球视为一个质点,故A符合题意;
B.自行车运动员本身的大小与长距离的路程相比可以忽略,故在计算其总路程时可以把自行车运动员看成一个质点,故B符合题意;
C.地球绕太阳公转时,地球上不同地区季节的变化、昼夜的变化是不同的,这时地球的大小和形状是不能被忽略的,所以地球在此问题中不能看成一个质点,故C不符合题意;
D.花样滑冰表演好坏决定于他们表演动作,故不能视为质点,故D不符合题意。
故选AB。
基础通关
1.题图为特技跳伞运动员空中造型的视频截图。当运动员们保持该造型向下落时,若其中某一位运动员突然打开降落伞,视频中看到他反而是上升了,则该视频的拍摄者是( )
A.该运动员
B.站在地面上的观测者
C.悬停在高空的观测无人机
D.随该造型一起下落的其他运动员
【答案】D
【详解】A.若该视频的拍摄者是该运动员,则看到自己是静止不动的,不会看到自己上升,A错误;
B.若该视频的拍摄者是站在地面上的观测者,则看到的这位运动员仍然是下降的,B错误;
C.若该视频的拍摄者是悬停在高空的观测无人机,则看到的这位运动员仍然是下降的,C错误;
D.若该视频的拍摄者是随该造型一起下落的其他运动员,则看到的这位运动员是上升的,D正确。
故选D。
2.如图所示,在9月3日大阅兵中,女民兵徒步方队迈着整齐的步伐通过天安门广场,受到了广泛关注。下列说法正确的是( )
A.以地面为参考系,正在通过广场的民兵是静止的
B.以方队中某一名民兵为参考系,方队中其他民兵是静止的
C.研究某一名民兵手臂的摆动动作时,可将该民兵视为质点
D.不管分析什么问题,都不能把民兵看成质点
【答案】B
【详解】A.以地面为参考系,正在通过广场的女民兵徒步方队位置不断变化,因此民兵是运动的,故A错误;
B.以方队中某一名民兵为参考系,方队中其他民兵的相对位置没有发生改变,因此是静止的,故B正确;
C.质点是忽略物体形状和大小的理想化模型。研究民兵手臂摆动动作时,人的形状和大小对研究问题至关重要,不能忽略,因此不能将该民兵视为质点,故C错误;
D.若人的形状和大小对研究问题可以忽略时,可将人视为质点,故D错误。
故选B。
3.某船在河中顺流行驶,某时刻船上一草帽落水。若船又行驶时间t 后才返回寻找,略去掉转船头所用的时间。需再经过时间t′才能遇到草帽,已知全程小船对水的划速都不变,关于t′和t的大小关系正确的是( )
A.t′<t B.t′>t C.t′=t D.无法确定
【答案】C
【详解】取水为参考系,草帽落水后相对水静止,设船相对水的速度大小为。草帽落水后,船继续行驶时间,船与草帽之间的距离为
船掉头后仍以大小为的速度相对水运动,经过时间t'追上草帽,则有
联立可得
解得
故选C。
4.下列关于质点的说法正确的是( )
A.研究甲图运动员的跨栏动作时可以将运动员看成质点
B.研究乙图飞机起飞姿态时可以将飞机看成质点
C.研究丙图踢出“香蕉球”的方法时,足球可以看成质点
D.研究丁图“祝融号”火星车在火星上的运动轨迹时可以将火星车看成质点
【答案】D
【详解】A.研究运动员的跨栏动作时,运动员的体积和形状不可忽略,不可以将运动员看成质点,故A错误;
B.飞机起飞姿态时,飞机的体积和形状不可忽略,不可以将飞机看成质点,故B错误;
C.研究踢出“香蕉球”的方法时,足球的大小形状不可忽略,不可以看成质点,故C错误;
D.研究“祝融号”火星车在火星上的运动轨迹时,“祝融号”火星车的形状和大小可忽略,可以将火星车看成质点,故D正确。
故选D。
5.哈雷彗星是围绕太阳公转的彗星,其公转周期约为76年,下一次预计在2061年7月28日距离太阳最近。下列说法正确的是( )
A.76年指的是时刻
B.2061年7月28日指的是时间间隔
C.研究哈雷彗星绕太阳的运行时可将其视为质点
D.研究哈雷彗星的自转时可将其视为质点
【答案】C
【详解】A.时刻是时间轴上的一个点,时间间隔是时间轴上的一段长度,76年是哈雷彗星公转一周的时间长度,属于时间间隔,故A错误;
B.2061年7月28日是哈雷彗星距离太阳最近的对应时间点,属于时刻,故B错误;
C.研究哈雷彗星绕太阳运行时,彗星的大小、形状相对于其公转轨道的尺度可忽略不计,因此可将其视为质点,故C正确;
D.研究哈雷彗星自转时,需要考虑彗星自身的大小、形状和各部分的转动差异,不能将其视为质点,故D错误。
故选C。
6.(多选)甲、乙、丙三人各乘一架直升机,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。那么在地面上的人看来,甲、乙、丙的运动情况可能是( )
A.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、丙匀速下降,v乙>v甲,乙匀速上升
C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲
D.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
【答案】AC
【详解】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,说明乙匀速下降,而且;甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,丙可能停在空中,也可能匀速上升或下降;当丙匀速下降时,且
故选AC。
7.(多选)关于“理想化模型”的说法中,正确的是( )
A.在物理学中,突出问题的主要方面,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
B.“理想化模型”是研究的问题中实际存在的
C.“质点”是实际物体的一种简化,只是忽略了物体的大小和形状,是实际存在的
D.“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法
【答案】AD
【详解】A.在物理学中,突出问题的主要方面,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,可以简化要研究的问题,是经常采用的一种科学研究方法,故A正确;
B.“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象,实际中不存在,故B错误;
C.“质点”不是实际物体的一种简化,当物体的形状大小在研究的问题中可以忽略不计时,物体可以看成质点。物体能不能看作质点,与物体的大小无关,比如研究地球绕太阳转动,地球的形状大小可以忽略不计,可以把地球看成质点,故C错误;
D.“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,它突出对问题起作用较大的主要因素,忽略次要因素,是物理学中经常采用的一种研究方法,故D正确。
故选AD。
8.(多选)下列关于时间及时刻表述正确的是( )
A.第5秒内就是4秒末到6秒初这1秒时间
B.第4秒末与第5秒初是指4秒时刻
C.第4秒末是第4秒和第5秒的中间时刻
D.第5秒初到第6秒末的时间间隔为1秒
【答案】ABC
【详解】A.第5秒内就是4秒末到第6秒初这1秒时间,故A正确;
B.第4秒末与第5秒初是指4秒时刻,故B正确;
C.第4秒末是第4秒和第5秒的中间时刻,故C正确;
D.第5秒初到第6秒末的时间间隔为2秒,故D错误。
故选ABC。
9.有如下三个情境,结合不同研究目标分步思考,理解物体能否看作质点的判断条件:
(1)图甲:高铁列车从北京南站开往上海
①研究列车全程的运行总时间,火车自身长度相比两地距离能否忽略?此时火车______(选填“能”或“不能”)看成质点。
②研究列车完整通过一座大桥所用的时间,火车自身长度不能忽略,此时火车______(选填“能”或“不能”)看成质点。
③小结:同一列火车,研究目标不同,能否看成质点的结论是否相同?________。
(2)图乙:花样滑冰运动员比赛
①观察、研究运动员旋转、跳跃、滑行的整套肢体动作时,运动员自身形状、动作不能忽略,此时运动员______(选填 “能” 或 “不能”)看成质点。
②只统计运动员从上场到完成整套节目的总比赛时长,不关注肢体细节,此时运动员______(选填“能”或“不能”)看成质点。
(3)图丙:乒乓球比赛
①研究发球时乒乓球自身的旋转、摩擦情况,球体的形状大小不能忽略,乒乓球______(选填“能”或“不能”)看成质点。
②研究乒乓球被击出后落在球台的落点位置,球体尺寸远小于运动距离,乒乓球______(选填“能”或“不能”)看成质点。
(4)对比上面三组案例,填空总结质点判断核心条件:
当我们研究物体运动时,若物体的______和______对研究问题的影响可以忽略不计,该物体就可以简化为质点;若物体的形状、大小、自转、肢体动作等会直接影响研究结果,则______看成质点。
(5)判断正误:体积很小的物体一定能看作质点,体积很大的物体一定不能看作质点。这句话是否正确?____,举一个反例简单说明:____________________。
【答案】(1) 能 不能 不相同
(2) 不能 能
(3) 不能 能
(4) 形状 大小 不能
(5) 不正确 研究乒乓球的旋转时,乒乓球体积很小,但不能看作质点;研究地球绕太阳公转时,地球体积很大,仍可以看作质点
【详解】(1)[1]高铁从北京到上海,两地距离远大于高铁长度,计算总运行时间时,高铁长度影响可忽略,因此能看作质点;
[2]计算过桥时间时,总路程为桥长加火车长度,火车长度不可忽略,因此不能看作质点;
[3]同一列火车,研究问题不同,能否看作质点的结论不同。
(2)[1]研究花样滑冰运动员的肢体动作时,运动员的形态动作本身就是研究内容,不可忽略,因此不能看作质点;
[2]仅统计总比赛时长时,运动员的形态不影响时间计算,可忽略,因此能看作质点。
(3)[1]研究乒乓球旋转时,球体大小和旋转特征直接相关,不可忽略,因此不能看作质点;
[2]研究乒乓球的落点时,乒乓球尺寸远小于运动总路程,尺寸影响可忽略,因此能看作质点。
(4)[1][2][3]我们研究物体运动时,若物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略不计,该物体就可以简化为质点;若物体的形状、大小、自转、肢体动作等会直接影响研究结果,则不能看成质点。
(5)不正确。示例:研究乒乓球的旋转时,乒乓球体积很小,但不能看作质点;研究地球绕太阳公转时,地球体积很大,仍可以看作质点
10.以下是学校上午部分作息表:
①早读开始:7∶20;
②早读结束:7∶50;
③第一节课上课:8∶00;
④第一节课下课:8∶45;
小明早上7∶10从家出发,路上花费20分钟,7∶30到达学校。
规定:时刻是某一瞬间,在时间轴上对应一个点;
时间间隔(时间)是两个时刻之间的一段时长,在时间轴上对应一段线段。
按要求填空作答:
(1)“7∶20早读开始”,这里的7∶20属于________(填“时刻”或“时间间隔”);
(2)早读从7∶20到7∶50,早读持续了30分钟,“30分钟”属于________(填“时刻”或“时间间隔”);
(3)“第一节课8∶00上课”中8∶00是________;一节课45分钟,“45分钟”是________;
(4)“小明7∶10从家出发”,7∶10是________;“路上花费20分钟”,20分钟是________;
(5)“小明7∶30到达学校”,7∶30在时间轴上对应一个点,该物理量名称为________;
(6)从7∶10出发到7∶30到校,中间相隔20分钟,20分钟是两个________之间的间隔;
(7)判断:“第3秒末”是时刻,“前3秒”是时间间隔。这句话________(填“正确”或“错误”);
(8)判断:“第2秒内”指从第1秒末到第2秒末,属于一段时间间隔。这句话________(填“正确”或“错误”)。
【答案】(1)时刻
(2)时间间隔
(3) 时刻 时间间隔
(4) 时刻 时间间隔
(5)时刻
(6)时刻
(7)正确
(8)正确
【详解】(1)“7:20早读开始”,这里的7:20在时间轴上对应一个点,属于时刻。
(2)“30分钟”是早读持续的时长,在时间轴上对应一段线段,属于时间间隔。
(3)[1]“8:00上课”中的8:00在时间轴上对应一个点,表示某一个瞬间,是时刻。
[2]“45分钟”为一节课持续的时长,在时间轴上对应一段线段,是时间间隔。
(4)[1]“7:10从家出发”中的7:10在时间轴上对应一个点,是时刻。
[2]“20分钟”是在路上花费的时长,在时间轴上对应一段线段,是时间间隔。
(5)7:30在时间轴上对应一个点,表示某一个瞬间,该物理量的名称为时刻。
(6)7:10出发和7:30到校均为时刻,中间间隔的20分钟对应一段线段,是两个时刻之间的间隔。
(7)“第3秒末”对应时间轴上的一个点,是时刻;“前3秒”对应从0时刻到第3秒末,在时间轴上对应一段线段,是时间间隔。故该句话正确。
(8)“第2秒内”是指从第1秒末到第2秒末,在时间轴上对应一段线段,属于一段时间间隔。故该句话正确。
素养提升
11.近年来,随着世界包装理念的创新和包装新材料技术的发展,无伞空投研究获得极大进展。一架飞机在水平匀速飞行过程中向地面无伞空投救援物资,不计空气阻力,以下哪项描述是正确的( )
A.地面上的引导员以地面为参考系,看到物资离开飞机后竖直向下沿直线运动
B.飞行员以机舱为参考系,看到物资离开飞机后竖直向下沿直线运动
C.选取不同的参考系,对物体运动的描述一定是不同的
D.为了方便描述物体运动,可以不选参考系
【答案】B
【详解】A.不计空气阻力,物资离开飞机后水平方向保持与飞机相同的速度做匀速直线运动,位移满足,竖直方向做自由落体运动,以地面为参考系时物资做平抛运动,轨迹为抛物线,不是竖直直线,故A错误;
B.以机舱为参考系,机舱水平位移同样为,二者相对水平位移,仅存在竖直方向的相对位移,因此飞行员看到物资竖直向下沿直线运动,故B正确;
C.若选取两个相对静止的参考系,对同一物体运动的描述完全相同,因此“一定不同”的表述错误,故C错误;
D.运动的描述具有相对性,描述物体运动必须选定参考系,否则无法确定物体的运动状态,故D错误。
故选B。
12.汽车自动驾驶技术发展迅速,下列情况可以把汽车视为质点的是( )
A.自动泊车时 B.规划行驶路线时
C.避让行人时 D.判断是否满足超车条件时
【答案】B
【详解】A.自动泊车时,需精确控制汽车的位置、转向和尺寸(如车长、车宽)以避开障碍物,形状和大小不可忽略,故不能视为质点,故A错误;
B.规划行驶路线时,仅需考虑起点、终点和路径(如导航路线),不涉及汽车的具体尺寸或形状,故可视为质点,故B正确;
C.避让行人时,需实时计算汽车与行人的距离、方向及车身尺寸,形状和大小直接影响安全判断,故不能视为质点,故C错误;
D.判断是否满足超车条件时,需考虑汽车长度、速度差及与前后车的间距,尺寸因素至关重要,故不能视为质点,故D错误。
故选B。
13.唐诗作为中国古典诗歌的巅峰,是中华文明的精神瑰宝和世界文化遗产的重要组成部分。有不少唐诗蕴含着朴素的物理规律,其中关于诗仙李白的千古名篇“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还;两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”的描述,正确的是( )
A.以“轻舟”为参考系,“万重山”是静止的
B.研究“轻舟”的航行轨迹可以把轻舟看作质点
C.“千里江陵一日还”中的“千里”指的是位移
D.“千里江陵一日还”中的“一日”指的是时刻
【答案】B
【详解】A.以“轻舟”为参考系,意味着观察者位于轻舟上。此时,轻舟本身是静止的,而“万重山”作为外部景物,相对于轻舟在运动,因此,“万重山”不是静止的,故A错误;
B.质点是将物体简化为有质量但无大小和形状的点,研究“轻舟”的航行轨迹时,只关注其整体运动路径,不涉及船体大小或形状对轨迹的影响,因此,轻舟可视为质点,故B正确;
C.位移是初位置到末位置的直线距离,而“千里”描述的是从白帝到江陵的实际路径长度。由于长江河道弯曲,实际路径远大于直线位移,“千里”应指路程而非位移,故C错误;
D.时刻是时间轴上的点,时间是两个时刻之间的间隔。“一日”指从出发到到达所经历的时间段,是时间间隔而非具体时刻,故D错误。
故选B。
14.(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
【答案】CD
【详解】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,乘客是以自己或者汽车为参考系,故A错误;
B.“山不转那水在转”是以山为参考系,“水不转那山也转”是以水为参考系,故B错误;
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,故C正确;
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,故D正确。
故选CD。
15.(多选)下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的有( )
A.时刻就是一段很短的时间间隔
B.第4秒指的是t=“3s”到t=“4s”之间的时间间隔
C.第4秒末和第5秒初都是指的t=“4s”这一时刻
D.物理测验时间是60min,这里60min指的是时刻
【答案】BC
【详解】A.时刻是一个瞬间,对应时间轴上的一个点,不是一段很短的时间间隔。故A错误;
B.第 4秒指的是t=“3s”到t=“4s”之间的时间间隔。故B正确;
C.第4秒末和第5秒初都是指的t=“4s”这一时刻。故C正确;
D.物理测验时间是60min,这里60min 指的是时间。故D错误。
故选BC。
16.如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景,A车上的乘客看到B车向东运动,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,C车上的乘客看到A车向西运动。站台上的人看A、B、C三列火车各向什么方向运动?
【答案】A车向西运动;B车向西运动;C车可能静止,可能向东运动,也可能向西运动但速度比A、B的速度都小
【详解】由B车上的乘客看到站台向东运动,可判断B车向西运动;由A车上的乘客看到B车向东运动,说明A车也向西运动且速度大于B车速度;C车上的乘客看到A车向西运动,则C车有三种运动情况,C车可能静止,可能向东运动,也可能向西运动但速度比A、B的速度都小。
迁移创新
17.某中学作息时间表如下:
起床:6:30
早餐:7:00~7:30
第一节课:8:00~8:45
……
熄灯:22:00
探究1 时间表中的6:30、22:00表示时刻还是时间间隔?有什么物理意义?8:00~8:45之间的45min表示时刻还是时间间隔?有什么物理意义?
探究2 试用时间轴表示6:30、22:00、8:00~8:45之间的45min。
【答案】探究1:6:30、22:00都指时刻,是某个活动开始或结束的那一瞬间.6:30是开始起床的时刻,22:00是最迟熄灯的时刻,8:00~8:45之间的45min指时间间隔,是第一节课所经历的一段时长。
探究2:
【详解】时间表中的6:30、22:00都表示时刻,是某个活动开始或结束的那一瞬间。6:30是开始起床的时刻,22:00是最迟熄灯的时刻,8:00~8:45之间的45min指时间间隔,是第一节课所经历的一段时长
18.在晴朗的夜晚,利用相机的长曝光模式,可以看到“斗转星移”的轨迹——星轨:夜空中所有的恒星,都绕着某一点画出弧线。所有恒星绕转一周的时间均约为23小时56分钟。
(1)在研究星轨的成因时,可视为质点的物体有( )
A.星轨圆心处的恒星 B.划出星轨的恒星
C.地球 D.地球上的人
(2)形成星轨的原因,与“所有恒星在绕中央恒星做等周期的圆周运动”相比,更有可能是因为___________。
【答案】(1)ABD
(2)地球的自转
【详解】(1)A.星轨圆心处的恒星距离地球非常遥远,在研究中其大小和形状可以忽略,可视为质点,故A正确;
B.划出星轨的恒星距离地球极远,在分析星轨成因时可视为点光源,因此可视为质点,故B正确;
C.地球在自转,其大小和形状对星轨的成因有重要影响,不能视为质点,故C错误;
D.地球上的人作为观察者,其大小和形状对星轨的观察没有影响,可视为质点,故D正确。
故选ABD。
(2)所有恒星绕转一周的时间均约为23小时56分钟,这种现象的形成,主要不是因为恒星本身在运动,而是由于地球的自转。
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