高中物理人教版 (2019)必修 第一册质点参考系导学案及答案

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1. 理解质点的概念，知道质点是一种理想化的物理模型，能判断物体在什么情况下可以看作质点。
2. 理解参考系的概念，知道运动具有相对性，能根据实际问题选择合适的参考系。
3. 经历质点模型的建构过程，初步体会建构物理模型的思维方式。
知识点一：质点
【导学】
情景引入：同学们，在初中我们学习了机械运动——物体位置随时间的变化。要描述物体的运动，首先遇到的问题就是：物体通常都有一定的大小和形状，各部分运动情况可能不同，如何准确而又简洁地描述物体的运动呢？
比如：研究地球绕太阳公转时，地球直径约1.3×10⁴ km，而地球与太阳距离约1.5×10⁸ km，地球的大小仅为距离的万分之一左右。此时，我们是否可以忽略地球的形状和大小，把它看成一个“点”来研究？如果要研究地球的自转，还能这样处理吗？再看一列火车从北京开往广州，是否需要考虑列车的长度？如果要研究火车完全通过一座大桥所用的时间呢？
同样是这个物体，在不同问题中，有时可以忽略大小形状，有时却必须考虑——这给我们什么启示？
【知识整理】
1. 机械运动：物体的________随时间的变化叫做机械运动。
2. 质点：
· 定义：在某些情况下，可以忽略物体的________和________，把它简化为一个具有________的点，这样的点叫做________。
· 质点是一个________的物理模型，实际上________（填“存在”或“不存在”）。
· 质点与几何点的区别：质点具有物体的________，而几何点没有。
3. 物体视为质点的条件：
· 条件一：物体的大小和形状对研究问题的________可以忽略不计。
· 条件二：物体上各点的运动情况________，可用一个点的运动代表整体。
· 物体________（填“能”或“不能”）仅凭大小来判断是否可以视为质点。
4. 物理模型：
· 在物理研究中，突出问题的主要因素，忽略________因素而建立的理想化模型，是物理学中经常采用的一种科学研究方法。
· 质点就是典型的________模型之一。
【例题】
1．机械运动是生活中最简单的运动，到处都在时时刻刻地发生着，以下四种情境中，不属于机械运动的是（ ）
A．蚂蚁在树叶上爬行 B．煤炭剧烈燃烧
C．划龙舟比赛 D．流星划过夜空
2．一个物体能否看作质点，取决于所研究的问题。下列各种情景描述中，物体是否可以看成质点，在横线上填“可以”或“不可以”。
(1)研究足球在空中的运动轨迹时，足球_______看成质点。
(2)研究火车通过桥梁所用的时间时，火车______看成质点。
(3)研究火车进站的时间，火车________被视为质点。
(4)研究火车从北京到重庆的时间，火车________被视为质点。
(5)研究火车车轮上某点的运动情况时，火车________被视为质点。
(6)研究乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球_______看成质点。
(7)研究短跑运动员最后冲线的动作时，运动员______看成质点。
(8)研究“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟中受到的浮力，______将潜水器视为质点。
(9)研究我国成功发射射程12000公里的洲际导弹飞行轨迹时，_____将导弹视为质点。
(10)研究神舟十八号载人飞船与空间站的对接过程，______将神舟十八号载人飞船视为质点。
(11)研究航天员“太空漫步”的动作时，___________将航天员视为质点。
知识点二：参考系
【导学】
问题引入：坐在行驶的汽车里，看车外的树木，感觉树木在向后退；而站在路边的人看树木却是静止的。为什么同一个树木，运动情况不一样？唐代诗人李白在《望天门山》中写道：“两岸青山相对出，孤帆一片日边来。”明明是船在动，为什么诗人觉得“青山相对出”？这说明了什么？
要描述一个物体的运动，必须首先确定以什么物体作为标准——这个标准就是参考系。
【知识整理】
1. 参考系：
· 定义：在描述物体的运动时，被选作________的物体叫做参考系。
· 参考系________（填“能”或“不能”）选被研究的物体自身。
2. 参考系的选取：
· 参考系可以________选取。
· 选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能________为原则。
· 研究地面上物体的运动时，通常选________或相对于地面________的物体作为参考系。
3. 运动的相对性：
· 选择________的参考系观察同一个物体，观察结果往往________。
· 同一物体，选A为参考系是运动的，选B为参考系可能是________的。
· 运动是________的（一切物体都在运动，不存在绝对静止的物体）；静止是________的（相对于某个参考系而言）。
【例题】
1．宋代诗人陈与义乘船出游时赋诗一首：“飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东.”从物理学的角度分析，下列说法正确的是（ ）
A．诗中“飞花”是以“两岸”为参考系而言的
B．诗中“满天云不动”是以“两岸”为参考系而言的
C．“百里榆堤半日风”描述的物理过程中，船可以看作质点
D．诗中的描述体现了静止是绝对的
2．如图所示，七架歼10战机组成方队正在接受检阅，下列说法正确的是（ ）
A．以地面为参考系，歼10战机编队是静止的
B．以编队中某架战机为参考系，其它战机是运动的
C．以舱内的飞行员为参考系，歼10战机是静止的
D．以舱内的飞行员为参考系，机后烟雾是静止的
3．据报道，神舟二十号载人飞船入轨后，于北京时间2025年4月24日23时49分，成功对接于空间站天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约6.5小时。“神舟二十号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．选地球为参考系，“天和”核心舱是静止的
B．选地球为参考系，“神舟二十号”是静止的
C．选“天和”为参考系，“神舟二十号”是运动的
D．选“神舟二十号”为参考系，“天和”核心舱是静止的
参考答案
知识点一 导学问题：
· 研究地球绕太阳公转时，地球的大小相对于日地距离可以忽略，可以将地球看作质点；研究地球自转时，不能忽略地球的大小和形状，不能看作质点。
· 研究火车从北京开往广州时，列车的长度相对于路程可以忽略，可以看作质点；研究火车完全通过大桥所用的时间时，列车自身的长度必须考虑，不能看作质点。
· 启示：同一物体在不同问题中，能否看作质点取决于所研究问题的具体性质，不能仅凭物体的大小来判断。
知识点一 知识整理：
1. 空间位置
2. 大小；形状；质量；质点；理想化；不存在；全部质量
3. 影响；完全相同；不能
4. 次要；物理
例题：
1．B
【详解】A.蚂蚁的爬行，蚂蚁的位置在发生变化，所以蚂蚁的爬行属于机械运动，A错误；
B.煤燃烧的过程是化学转化为内能的过程，不涉及物体位置的变化，不是机械运动，B正确；
C.划龙舟比赛，龙舟的位置在发生变化，所以划龙舟比赛属于机械运动，C错误；
D.流星划过夜空，流星的位置在发生变化，所以流星划过天空属于机械运动，D错误。
故选B。
2．(1)可以(2)不可以(3)不可以(4)可以(5)不可以(6)不可以(7)不可以(8)不可以(9)可以(10)不可以(11)不可以
【详解】（1）研究足球在空中的运动轨迹时，足球的大小、形状可忽略，足球可以看成质点。
（2）研究火车通过桥梁所用的时间时，火车的大小、形状不可忽略，火车不可以看成质点。
（3）研究火车进站的时间，火车的大小、形状不可忽略，火车不可以被视为质点。
（4）研究火车从北京到重庆的时间，火车的大小、形状可忽略，火车可以被视为质点。
（5）研究火车车轮上某点的运动情况时，火车的大小、形状不可忽略，火车不可以被视为质点。
（6）研究乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球的大小、形状不可忽略，乒乓球不可以看成质点。
（7）研究短跑运动员最后冲线的动作时，运动员的大小、形状不可忽略，运动员不可以看成质点。
（8）研究“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟中受到的浮力，浮力大小与排开水体积有关，不可以将潜水器视为质点。
（9）研究我国成功发射射程12000公里的洲际导弹飞行轨迹时，导弹的大小、形状可忽略，可以将导弹视为质点。
（10）研究神舟十八号载人飞船与空间站的对接过程，神舟十八号的大小、形状不可忽略，不可以将神舟十八号载人飞船视为质点。
（11）研究航天员“太空漫步”的动作时，航天员的大小、形状不可忽略，不可以将航天员视为质点。
知识点二 导学问题：
· 树木在车内人看来是运动的（以车为参考系），在路边人看来是静止的（以地面为参考系），说明同一物体的运动状态因参考系的选取不同而不同。
· “青山相对出”是以船（或诗人自己）为参考系，青山相对于船的位置发生了变化，所以感觉青山“走”出来了——说明运动和静止具有相对性，选择的参考系不同，对运动的描述也不同。
知识点二 知识整理：
1. 参考；不能
2. 任意；简单；地面；静止
3. 不同；不同；静止；绝对；相对
例题：
1．C
【详解】A．“飞花”是诗人在船上观察到花相对自己运动，参考系为船；若以两岸为参考系，花是静止的，故A错误；
B．“满天云不动”是因为云与船同速向东运动，二者相对静止，参考系为船；若以两岸为参考系，云是向东运动的，故B错误；
C．“百里榆堤”描述的运动过程中，船的自身尺寸远小于百里的运动路程，大小可忽略，因此船可以看作质点，故C正确；
D．自然界中运动是绝对的，静止是相对的，诗中的描述恰好体现了静止的相对性，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】A．战机编队飞过上空接受检阅，相对于地面位置不断发生改变，因此以地面为参考系，歼10战机编队是运动的，故A错误；
B．七架战机组成方队保持相对静止飞行，以编队中某架战机为参考系，其它战机的位置没有发生变化，是静止的，故B错误；
C．飞行员坐在舱内，飞行员与歼10战机保持相对静止，以舱内的飞行员为参考系，歼10战机是静止的，故C正确；
D．战机喷出的烟雾留在空中，相对于飞行员的位置不断后退，发生改变，因此以舱内的飞行员为参考系，机后烟雾是运动的，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】AB．“神舟二十号”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，二者相对地球的位置发生变化，故两者都是运动的，不是静止的，故AB错误；
CD．“神舟二十号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，分别选“天和”和“神舟二十号”为参考系，两者位置没有变化，相对静止，故C错误，D正确。
故选D。