1.1质点　参考系-高一物理备课必备讲义（人教必修第一册 ）

第一章 运动的描述

1.1  质点 参考系

教材原句01  质点

在某些情况下，确实可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点。

自主思考

1.只有体积很小的物体才可以忽略它的大小和形状，体积较大的物体不能忽略它的大小和形状，这种说法对吗？

【答案】不对

【解析】当大小和形状对问题研究没有影响或影响很小时，物体就可以看成质点。

2.质点中的“点”是不是几何中的“点”，质点中的“点”该如何理解？

【答案】不是。

【解析】两者共同点都是没有大小和形状，不同点，质点有质量，几何点没有质量。

教材原句02  参考系

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

自主思考

甲：我动了吗？

乙：你没动

丙：好快

3.漫画图中，甲向乙、丙询问自己的运动情况，却得到了不同的回答，应了那句话：有人说我，快如闪电，疾如风！有人说我，纹丝不动，坐如钟！“我”是静是动？为什么？

【答案】见

【解析】选择的参考系不同，运动的描述可能不同。

4.在描述物体的运动时，必须选定假定不动的其他物体作参考，那么是不是只有静止不动的物体才能被选为参考系？

【答案】见解析

【解析】静止和运动的物体都可以选做参考系。

教材原句03  理想化模型

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，是经常采用的一种科学研究方法．质点就是一种理想化模型．

探究点01  质点

情境探究

(1)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？

(2)以“神舟一号”与“天宫二号”对接为例，如果一个物体在某一个问题中可以看作质点，则该物体在任何情况下都可以视为质点吗？

【答案】见解析

【解析】

(1)①“香蕉球”沿弧线运动的同时还是旋转的，踢球时要偏离中心部位，球的大小和形状不能忽略，不能把足球看作质点．

②研究足球从离脚到射进球门运动的轨迹时，可以忽略其大小和形状，把足球看作质点．

(2)不可以．如“神舟十一号”与“天宫二号”对接时，如果研究“神舟十一号”绕地球一周的时间，则可以视为质点．如果研究“神舟十一号”与“天宫二号”的对接状况，则不能视为质点．

探究归纳

1．对质点的理解

(1)质点是用来代替物体的有质量的点，只占有位置而不占有空间，具有被代替物体的全部质量．

(2)质点是一种“理想化模型”，它是对实际物体的一种科学抽象．

2．物体能看成质点的条件

(1)物体的大小和形状对所研究的问题无影响，或者有影响但可以忽略不计，则可将物体看成质点．

(2)当物体上各部分的运动情况完全相同时，物体上任何一点的运动情况都能反映该物体的运动，一般可看成质点．

(3)物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体看成质点．

【探究应用1】用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫可视为质点

B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球可视为质点

C．研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿可视为质点

D．研究丁图中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】

A．研究甲图中猫在地板上行走的速度时，猫的大小可忽略不计，可将猫看做质点，选项A正确；

B．研究乙图中水珠形状形成的原因时，旋转球的大小和形状不能忽略，旋转球不能看做质点，选项B错误；

C．研究图丙中飞翔鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿的大小不能忽略，不能将鸟儿看做质点，选项C错误；

D．研究丁图中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，不能把马看做质点，选项D错误。

故选A。

【迁移应用1】下列说法正确的是（　　）

A．研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成质点

B．研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点

C．研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略

D．研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同

【答案】B

【解析】

A．研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球的形状和大小不能忽略，故不可以看成质点，故A错误；

B．研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，要考虑乒乓球的大小和形状，则乒乓球不能看成质点，故B正确；

C．研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小不可以忽略，故C错误；

D．研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有转动和平动，各部分的速度不可以视为相同，故D错误；

故选B。

探究点02  参考系

情境探究

中国的动车组列车分为三大级别：高速动车组（标号G，速度250km/h及其以上，主要对应高速铁路，还没有上限时速)、一般动车组或中速动车组（标号D，速度160km/h至200km/h，主要对应快速铁路)、低速动车组（速度140km/h，以适应城市轻轨)。如图是正高速行驶的动车中站立的“动姐”。

1．在火车站上的人来看，她们随动车以很大的速度快速运动，那动车上站立的两位“动姐”感觉自己在高速运动吗？

2．她们若观察窗外的景色，能感觉自己在高速运动吗？

3．她们为什么会有上述两种不同的感觉呢？

【答案】1.不能2.能3.选择的参考系不同

【解析】选择列车为参考系，动姐站在车厢感觉不到自己在高速运动，选择窗外的建筑物为参考系，能感觉到自己在高速运动。

探究归纳

1．选取参考系的意义：静止是相对的，运动是绝对的．要描述一个物体的运动时，首先必须选定参考系，之后才能确定物体的位置、研究物体的运动．对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果往往不同．

2．参考系的选取原则

(1)参考系的选取可以是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以使研究问题尽可能方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．例如研究火车上物体的运动时，一般选取火车作为参考系；研究地面上物体的运动时，一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参考系．

(2)在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系．

【探究应用2】2021年7月1日上午，庆祝中国共产党成立100周年大会在北京天安门广场隆重举行。如图所示，受检直升机正以相同的速度匀速飞过天安门广场表演区，下列说法正确的是（　　）

A．“100周年”是时刻

B．研究直升机螺旋桨的运行情况时，螺旋桨可视为质点

C．以其中一架直升机为参考系时，其余直升机均做匀速直线运动

D．空气对直升机的作用力大小等于直升机受到的重力大小

【答案】D

【解析】

A．“100周年”是时间问隔，故A错误；

B．研究直升机螺旋桨的运行情况时，其大小形状不可忽略，螺旋桨不可视为质点，故B错误；

C．以其中一架直升机为参考系时，其余直升机是静止的，故C错误；

D．根据物体的平衡条件，空气对直升机的作用力大小等于直升机受到的重力大小，故D正确。

故选D。

【迁移应用2】图为高空特技跳伞运动员在极速下降过程中的一个画面，在保持图示的队形继续下落过程中，其中一个运动员分别以地面和他对面运动员为参照物，则他自己的运动状态分别是（　　）

A．静止的和运动的 B．运动的和运动的

C．静止的和静止的 D．运动的和静止的

【答案】D

【解析】

高空特技跳伞运动员在极速下降过程中，一个运动员以地面为参照物，这个运动员与地面越来越近，与地面之间的位置在发生变化，则他是运动的；如果以对面的运动员为参照物，他与参照物之间没有位置上的变化，则他是静止的，故ABC错误，D正确。

故选D。

学业合格练

1. 在研究下列问题时,可以把汽车看成质点的是 (　　)

A.研究汽车通过一座桥梁所用的时间

B.研究人在汽车上的位置

C.研究汽车在上坡时有无翻倒的危险

D.计算汽车从南京开往上海的时间

【答案】D

【解析】　研究汽车通过一座桥梁所用的时间时,汽车的长度不能忽略,不能把汽车看成质点,A错误;研究人在汽车上的位置时,汽车的大小不能忽略,不能看成质点,B错误;研究汽车在上坡时有无翻倒的危险,汽车的大小和形状对是否会翻倒影响很大,不能把汽车看成质点,C错误;汽车的长度相比于汽车从南京开往上海的路程很小,对计算汽车从南京开往上海的时间的影响可以忽略不计,可以把汽车看成质点,D正确。

2. 两列火车平行地停在一站台上,过了一会儿,甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动,乙车内的乘客发现甲车仍没有动,若以地面为参考系,上述事实说明(　　)

A.甲车向东运动,乙车不动

B.乙车向东运动,甲车不动

C.甲车向西运动,乙车向东运动

D.甲、乙两车以相同的速度向东运动

【答案】D

【解析】　甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动,说明甲车在向东运动,乙车内的乘客发现甲车仍没有动,说明乙车相对甲车静止,由于甲车相对地面向东运动,所以乙车相对地面也向东运动,且与甲车速度相同,故D正确。

3. 黄陵中学的跑操比赛上,他们步伐整齐口号响亮,当队伍经过主席台时,沙楠同学眼睛余光发现旁边的王坤同学好像“没动”,则沙楠同学此时选择的参考系是              (深度解析)

A.沙楠自己　　　　B.主席台

C.地面　　　　D.观看表演的同学

【答案】A

【解析】　跑操的队伍步伐整齐,同学之间相对静止,所以沙楠同学眼睛余光发现旁边的王坤同学好像“没动”,则沙楠同学此时选择的参考系是他自己,故A正确;跑操的队伍步伐整齐,他们相对于主席台、地面或观看表演的同学都是运动的,故B、C、D错误。

4. (多选)图示是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是              (　　)

A.大地　　　　B.摄影师　　　　C.运动员　　　　D.背景

【答案】BC

【解析】　摄影师采用的是“追拍法”,摄影师和滑板运动员是同速运动的,所以运动的背景所选用的参考系是摄影师或运动员。故选B、C。

5. 图示为正在航拍的四旋翼无人飞机。下列过程中能将无人飞机看作质点的是 (　　)

A.调节飞机旋翼的转速

B.调整飞机在空中的姿态

C.观察飞机在空中的位置

D.调整飞机上摄像机镜头的方向

【答案】C

【解析】　调节飞机旋翼的转速时,飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计,不能将飞机看作质点,A错误;调整飞机在空中的姿态,飞机各部分运动情况不同,不可以将飞机看作质点,B错误;观察飞机在空中的位置,飞机的大小可忽略,C正确;调整飞机上摄像机镜头的方向时,摄像头的大小不能忽略,D错误。

6. 北京已成功举办2022年冬奥会．如图所示为部分冬奥会项目．下列关于这些冬奥会项目的研究中，可以将运动员看作质点的是(　　)

A．研究速度滑冰运动员滑冰的快慢

B．研究自由滑雪运动员的空中姿态

C．研究单板滑雪运动员的空中转体

D．研究花样滑冰运动员的花样动作

【答案】　A

【解析】

　研究速度滑冰运动员滑冰的快慢时，人的形状对研究的过程来说可以忽略不计，所以能将运动员看成质点，故A正确．研究自由滑雪运动员的空中姿态时，人的形状不能忽略，不可以将运动员看作质点，故B错误．研究单板滑雪运动员的空中转体时，要研究运动员的动作，不可以将运动员看作质点，故C错误．研究花样滑冰运动员的花样动作时，要观看运动员的动作，不可以将运动员看作质点，故D错误．

7. (多选)随着城市现代化的发展，电梯越来越多地出现在人们生活中，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，享受现代设施带来的视觉快感．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，不可能真的静止

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

【解析】

　电梯向下运动过程中，距离地面越来越近，以电梯为参考系，感觉大楼是上升的，我们平时所说大楼是静止的，通常是以地面为参考系，A、B错误，C、D正确．

8. 太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象．这些条件是(　　)

A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大

B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大

C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大

D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大

【答案】C

【解析】

飞机在顺着地球自转方向运动称为东，逆着地球自转方向运动称为西，由于旅客看到太阳从西边升起，因此必须是傍晚时分．选地面为参考系，太阳相对地面向西运动，若飞机以较大的速度相对地球向西飞行，则可以相对太阳向西飞行，去追赶太阳，从而看到太阳从西边升起，故C正确．

学业等级练

9. 下列关于质点的说法中,正确的是 (　　)

A.体积很小的物体都可看成质点

B.质量很小的物体都可看成质点

C.能否看成质点,取决于我们所研究的问题

D.只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看作质点

【答案】C

【解析】　当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响或影响可忽略不计时,我们就可以把它看成质点,与物体的体积大小无关,质量小、体积小的物体有时也不能看成质点,如研究原子核内部结构时,不能把原子核看成质点,故A、B错误,C正确;当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响或影响可忽略不计时,我们就可以把它看成质点,与物体的速度无关,高速运动的物体在一定的条件下也可以看作质点,故D错误;故选C。

10. 两辆汽车在平直公路上以相同的速度并排行驶。其中一辆汽车上的乘客眼睛盯着另一辆汽车与之正对的车轮边缘上某一点,那么他看到的这一点的运动轨迹是下列四幅图中的              (　　)

【答案】D

【解析】　两辆汽车在平直公路上以相同的速度并排行驶,两车相对静止,相对乘客来说,车轮边缘上的点在原地做圆周运动,故选D。

11. (多选)下列说法中与人们的日常习惯相吻合的是(　　)

A．测量三楼楼道内日光灯的高度，选择三楼地板为参考系

B．测量井的深度，以井底为参考系，井“深”为0米

C．分析卡车的运动时，以卡车司机为参考系，卡车总是静止的

D．以路边的房屋为参考系判断自己是否运动

【答案】AD

【解析】在解本题时，很多同学受生活习惯的影响，往往错误地认为参考系只能选地面，其实不然，如A选项，可以选择与地面相对静止的三楼地板为参考系．参考系的选择没有对错之分，只有合理与不合理的区别，只要有利于问题的研究，选择哪个物体为参考系都可以．B、C与日常习惯不吻合，A、D与日常习惯吻合．

12. 在不需要考虑物体本身的大小和形状时，可以把物体简化为一个有质量的点，即质点．物理学中，把这种在原型的基础上，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立起来的客体称为(　　)

A．控制变量 B．理想模型

C．等效代替 D．科学假说

【答案】B

【解析】

当问题受多个因素(变量)影响时，“只改变其中的某一个因素”，从而研究这个因素对问题的影响；分别(单独)研究各个因素对问题的影响，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．把复杂的问题简单化，摒弃次要因素，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，通过建立模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为理想模型法．等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程代替来研究和处理的方法．科学假说是指“根据已有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题作出的一种猜测性陈述．”它是将认识从已知推向未知，进而变未知为已知的必不可少的思维方法，是科学发展的一种重要形式，可见B正确．

13. 明代诗人曾写下这样一首诗：“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”应理解成其选择的参考系是(　　)

A．桥 B．水

C．人 D．地面

【答案】B

【解析】“桥流水不流”中的“桥流”选择的参考系是水，故选项B正确．