高中物理人教版 (2019)必修 第一册第一章 运动的描述1 质点 参考系精品学案

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[学习目标] 1.知道质点的概念，知道质点是一种理想化物理模型(重点)。2.掌握把物体看作质点的条件(重难点)。3.理解参考系的概念，知道物体运动具有相对性(重点)。
一、物体和质点
1．质点：忽略物体的大小和形状，把它简化成一个具有质量的点，这样的点叫作质点。
2．将物体视为质点的条件：
(1)物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略不计；
(2)物体上各点的运动情况完全相同时，可以用其上某一点的运动代替整个物体的运动，如平动物体。
3．质点是一种理想化模型，它忽略了物体的大小和形状这种次要因素，突出了物体的质量这种主要因素，它是对实际物体的一种科学抽象，实际中并不存在(填“存在”或“并不存在”)。
1．当研究地球绕太阳公转时，可否把地球看成质点？研究地球的自转引起的昼夜交替等现象时，可否把地球看成质点？(已知地球直径约1.3×107 m，地球与太阳之间的距离约1.5×1011 m)
答案 可以；不可以。
2．研究子弹穿过一张薄纸的时间时，可否把子弹看成质点？研究计算子弹从枪口飞到靶心的飞行时间时，可否将子弹看成质点？
答案 不可以；可以。
3．当研究运动员如何踢出“香蕉球”时，可否将足球看成质点？当研究足球在空中的运动轨迹时，可否将足球看成质点？
答案 不可以；可以。
(1)只有体积很小的物体才可以看成质点，体积较大的物体不能看成质点。( × )
(2)质点和几何中的点是相同的。( × )
(3)质量很大的物体在任何情况下都不能看成质点。( × )
例1 下列物体中，可以看作质点的是________。
A．研究从北京开往广州的一列火车的速度
B．火车通过一座桥所需的时间
C．研究汽车轮胎的转动
D．研究比赛时乒乓球的旋转
E．研究体操运动员的腾空姿态
G．研究百米运动员完成比赛所需时间
H．研究百米运动员的冲刺动作时
答案 AG
例2 2021年9月17日，搭载着3名航天员的“神舟十二号”载人飞船返回舱在轨三个月后成功着陆，标志着我国空间站运营常态化的开始，也意味着我国是当今世界上唯一一个拥有独立建设空间站能力的国家。在下列情况中，可将飞船或核心舱看作质点的是( )
A．确定飞船离地球的高度时
B．飞船飞行过程中调整姿态时
C．飞船与“天和”核心舱进行对接时
D．航天员给同学们介绍“天和”核心舱内部情况时
答案 A
解析 由于飞船离地球高度远大于飞船本身大小，故在确定飞船离地球的高度时，可将飞船看作质点，A正确；在飞船飞行过程中调整姿态时，飞船与“天和”核心舱进行对接时及航天员给同学们介绍“天和”核心舱内部情况时，飞船或核心舱的大小、形状和姿态对所研究的问题有影响，这些情况下不能看作质点，B、C、D错误。
二、参考系
1．运动与静止
(1)自然界的一切物体都处于永恒的运动中，运动是绝对的。
(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，这便是运动的相对性。
2．参考系：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，这种用来作为参考的物体叫作参考系。
3．参考系的四个特性
(1)标准性：用来作为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言。
(2)任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动的描述尽可能简洁、方便为原则。
(3)差异性：同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同。
(4)统一性：比较不同物体的运动时，应该选择同一(填“同一”或“不同”)参考系。
在没有特别指明参考系时，通常是以地面为参考系。
如图，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，则甲的描述是以飞机为参考系，乙的描述是以地面为参考系。这说明对同一物体的描述，选择不同的参考系，观察结果一般不同。
(1)自然界中没有绝对静止的物体。( √ )
(2)研究物体的运动时，必须选地面作为参考系。( × )
(3)物体运动情况的描述与所选取的参考系有关。( √ )
例3 下列四种现象(或运动)中分别是说什么物体相对什么参考系在运动？
例4 (2023·涟水县第一中学高一月考)为了拍摄正在运动的物体，摄影师常用“追拍法”。如图是自行车高速运动的照片，摄影师拍摄到运动员是清晰的，而背景是模糊的，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．太阳 C．路边电线杆 D．运动员
答案 D
例5 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分别向右和向左飘，两条船的运动状态是( )
A．A船肯定向左运动 B．A船肯定是静止的
C．B船肯定向右运动 D．B船可能是静止的
答案 C
解析 因为河岸上的旗帜向右飘，可判断出风是从左向右刮的。B船旗帜向左飘，说明B船一定向右运动，而且运动的速度大于风速，故C正确，D错误；A船上旗帜向右，有三种可能：一是A船不动，风把旗帜刮向右侧；二是A船向左运动，风相对于旗帜向右，把旗帜刮向右侧；三是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侧，故A、B错误。
课时对点练
考点一 物体和质点
1．(2022·长安一中高一期中)关于质点的概念，下列说法正确的是( )
A．旋转的物体，肯定不能看成质点
B．只要物体运动得不是很快，就一定可以把物体看成质点
C．只有质量很小的物体才可以看成质点
D．质点是把物体抽象成有质量而没有大小的点
答案 D
解析 质点是把物体抽象成有质量而没有大小的点，当物体的大小和形状对于所研究的问题可以忽略时，物体就可以看成质点，故A、B、C错误，D正确。
2．(2023·萍乡市湘东区高一期中)2022年9月30日12时44分，我国空间站在400公里的高空上演了一场惊心动魄的“太空泊车”，将23吨的“问天”实验舱从节点舱的前向对接口缓慢平移至相差90°的侧向对接口，并再次对接锁紧。“问天”实验舱照片如图所示，下列情况中空间站一定可以视为质点的是( )
A．航天员在舱内做实验时
B．估算空间站绕地球一周所用时间时
C．空间站闪避太空垃圾时
D．空间站“太空泊车”对接时
答案 B
解析 航天员在舱内做实验时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故A错误；估算空间站绕地球一周所用时间时，可以忽略空间站的形状和大小，可以看作质点，故B正确；空间站闪避太空垃圾时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故C错误；空间站“太空泊车”对接时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故D错误。
3．(2022·深圳市新安中学高一期中)2022年北京冬奥会中国队以9金4银2铜的好成绩圆满收官！中国队用他们的拼搏和汗水带给大家一次次难忘的回忆。下列关于冬奥比赛项目的说法正确的是( )
A．研究甲图中冰球运动员击球动作时，运动员可以看成质点
B．研究乙图中大跳台运动员空中转体动作时，运动员可视为质点
C．研究丙图中15公里越野滑雪运动员比赛成绩时，运动员可视为质点
D．研究丁图中花样滑冰运动员的动作时，运动员可视为质点
答案 C
解析 研究题图甲中冰球运动员击球动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故A错误；研究题图乙中大跳台运动员空中转体动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故B错误；研究题图丙中15公里越野滑雪运动员比赛成绩时，可以忽略运动员的形状和大小，因此运动员可以看成质点，故C正确；研究题图丁中花样滑冰运动员的动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故D错误。
4．(2022·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，不可以把运动员看成质点，否则就没有运动员的动作可言了，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，汽车的大小不能忽略，不可以把汽车看成质点，C错误；当研究自行车骑行几百米甚至几千米的时间时，自行车就可以看成质点，D错误。
考点二 参考系
5.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一，如图是我国自行研制的第三代战斗机“歼－10”在空中加油的情景，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，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。
6.(2023·浙江1月选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，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。
7．(2023·江门二中月考)每天早上校园里都响起琅琅的读书声，同学们通过诵读经典，尽享经典之美，感受诗词之趣，从古人的智慧和情怀中汲取营养，涵养心灵。下列说法不正确的是( )
A．“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中“青山相对出”选择的参考系是孤帆
B．“明月松间照，清泉石上流”中“清泉石上流” 选择的参考系是石头
C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述水的运动的
D．“飞花两岸照船红”是以船为参考系描述花的运动的
答案 C
解析 “青山相对出”选择的参考系是孤帆，A正确；“清泉石上流”选择的参考系是石头，B正确；“一江春水向东流”是以河岸为参考系来描述水的运动的，C错误；“飞花两岸照船红”是以船为参考系描述花的运动的，D正确。
8.(2022·广州市越秀区高一期末)如图所示是特技跳伞运动员的空中造型图。当运动员保持该造型向下落时，其中一名运动员A俯视大地，看到大地迎面而来。下列说法正确的是( )
A．若运动员A以对面的运动员为参考系，他是运动的
B．若运动员A以旁边的运动员为参考系，地面是静止的
C．当运动员A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A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A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。
9．双人同步跳水，是竞技跳水项目之一。比赛时，两名运动员要同时从跳板或跳台上起跳、同时完成动作、同时入水。在东京奥运会跳水项目女子双人3米板比赛中，两名中国选手夺冠，她们配合完美默契，动作如同“复制粘贴”。下列说法正确的是( )
A．教练为了研究两人的技术动作，可将这两人看成质点
B．两人在下落过程中，感觉水面是静止的
C．一名运动员感觉另外一名运动员是静止的
D．观众观看两人比赛时，可将两人看成质点
答案 C
解析 研究两人的技术动作时，两人的形状和大小不能忽略，不能看成质点，A错误；两人在下落过程中，以两人为参考系，水面在上升，B错误；以该名运动员为参考系，另外一名运动员处于静止状态，C正确；观众观看两人比赛时，观看的是两人的动作，不能将两人看成质点，D错误。
10.在电视连续剧《西游记》中，常常有“孙悟空”在“腾云驾雾”的镜头，如图所示，这通常是采用“背景拍摄法”，让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，摄影师把人物动作和飘动的白云等一起摄入镜头，放映时，观众就感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”。这时，观众所选的参考系是( )
A．“孙悟空” B．平台
C．急速飘动的白云 D．观众自身
答案 C
11．(多选)(2022·成都七中高一期末)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12．(2022·孝感市高一期中)一只蜂鸟和汽车在平直公路上以相同的速度并列运动。如果这只蜂鸟的眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹是四幅图中的( )
答案 C
解析 汽车与蜂鸟相对静止，车轮边缘上某点的运动轨迹是圆，故蜂鸟看到的这一点的运动轨迹也为圆，故选C。
13．(2023·邵东市第四中学高一期中)在地理课上同学们发现在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从东边落下的奇妙现象，这些现象条件是( )
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，飞机的速度必须较大
答案 A
解析 由于地球自西向东旋转，故我们正常情况看到太阳从东边升起，西边落下。如果时间在清晨，飞机向东飞行，飞机相对于太阳向东运动，乘客看到太阳仍从东边升起；若向西边飞行，且速度大于此纬度地球自转速度，就会看到太阳从东边落下，故A正确，B错误；如果时间在傍晚，飞机自东向西飞行的速度大于此纬度地球的自转速度，乘客看到太阳从西边升起；若飞机正在由西向东飞行，则乘客看到太阳从西边落下，故C、D错误。研究对象
参考系
一江春水向东流
春水
地面
地球的公转
地球
太阳
钟表的时针在转动
时针
表盘
太阳东升西落
太阳
地球