物理必修 第一册第一章 运动的描述1 质点 参考系学案设计

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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.2.知道把物体看作质点的条件.3.理解参考系的概念，知道物体运动具有相对性．
一、物体和质点
1．定义：忽略物体的大小和形状，把物体简化为一个具有质量的点．
2．物体看作质点的条件：一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的．当物体的大小和形状对研究问题影响较小时，可把物体看作质点．
3．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，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法．质点这一理想化模型就是这种方法的具体应用．
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．
3．参考系的选择是任意(填“任意”或“唯一”)的．
4．选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，其结果往往会有所不同(填“会有所不同”或“一定相同”)．
1．判断下列说法的正误．
(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)质点是一个理想化模型，实际上也是存在的．( × )
(3)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体．( × )
(4)描述同一物体的运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．( × )
(5)参考系可任意选取，通常情况下，在讨论地面上物体的运动时(如汽车的运动)，都以地面为参考系．( √ )
2．《敦煌曲子词集》中有这样的词句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行．”其中“看山恰似走来迎”所选的参考系是 ，“是船行”所选的参考系是 ．
答案 船 山
一、质点
导学探究 如图1所示，雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，如果我们研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况，雄鹰的大小和形状对所研究的问题有影响吗？能否把雄鹰当成质点？研究雄鹰的翅膀是如何拍打时，能把雄鹰当成质点吗？
图1
答案 无影响 能 不能
知识深化
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．
3．对理想化模型的理解
理想化模型是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．
[深度思考]
1．体积大的物体是否一定不能看成质点？体积小的物体是否一定能看成质点？
答案 物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对所研究问题的影响是否可忽略．体积大的物体在有的问题中可以看成质点，体积小的物体在有的问题中不能看成质点．
2．同一物体根据不同的情景，有时能看成质点，有时不能看成质点，请举例说明．
答案 研究地球绕太阳公转时，可以把地球看成质点，研究地球的自转时，不能把地球看成质点；研究火车从北京开往上海的时间时，可以把火车看成质点，研究火车过铁路桥时不可以把火车看成质点．
(多选)关于质点，下列说法中正确的是( )
A．只要体积小就可以视为质点
B．物体的大小和形状对于所研究的问题属于无关或次要因素时，可把物体看作质点
C．质点是一个理想化模型，实际上并不存在
D．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的
答案 BC
在研究下列四种情况中所提出的问题时，所涉及的对象能看作质点的是( )
答案 A
解析 地球绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，研究地球绕太阳公转的周期时，地球能看成质点；火车进站所用的时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点；花样滑冰运动员的比赛比的是身体各部分的动作及协调性等方面，不能将运动员看成质点；要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，不能将运动员视为质点，只有选项A正确．
针对训练 (2021·无锡市江阴一中高一期中)研究下列问题时，可以把乒乓球或战斗机看成质点的是( )
A．打乒乓球时，研究如何打出弧旋球
B．打乒乓球时，观察弧旋球运动的轨迹
C．研究歼－20隐形战斗机的飞行姿态
D．给歼－20隐形战斗机加油
答案 B
解析 研究如何打出弧旋球时，乒乓球的大小和形状不能忽略，不能把乒乓球看成质点，故A错误；观察弧旋球运动的轨迹时，运动的轨迹长度比乒乓球大得多，乒乓球的大小和形状能忽略不计，能把乒乓球看成质点，故B正确；研究歼－20隐形战斗机的飞行姿态时，战斗机的大小和形状不能忽略不计，战斗机不能看成质点，故C错误；给歼－20隐形战斗机加油时，战斗机的大小和形状不能忽略不计，战斗机不能看成质点，故D错误．
二、参考系
导学探究 如图2，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？
图2
答案 静止是相对的，运动是绝对的．物体是静止还是运动取决于所选的参考系．选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同．
知识深化
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．
(多选)(2020·北京大兴高一上期末)自然界一切物体都处于永恒的运动中，要描述一个物体的运动，首先要选定参考系，下列关于参考系的选取正确的是( )
A．“一江春水向东流”说的是水相对于岸(或地面)的运动
B．“月亮在云中穿行”说的是月亮相对云的运动
C．“太阳东升西落”说的是太阳相对地球的运动
D．“桥流水不流”说的是水相对于桥的运动
答案 ABC
解析 “一江春水向东流”选取的参考系是河岸，说的是水相对于岸(或地面)的运动，选项A正确；“月亮在云中穿行”选取的参考系是云，说的是月亮相对云的运动，选项B正确；“太阳东升西落”说的是太阳相对地球的运动，选项C正确；“桥流水不流”选取的参考系是水，说的是桥相对于水的运动，选项D错误．
在电视连续剧《西游记》中，常常有“孙悟空”“腾云驾雾”的镜头，如图3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( )
图3
A．“孙悟空” B．平台
C．急速飘动的白云 D．观众自身
答案 C
如图4所示，由于风的存在，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( )
图4
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．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，风向相对于旗帜向右，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．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．
考点一 质点
1．(2021·招远一中月考)关于质点，以下说法正确的是( )
A．质点就是很小的物体，如液滴、花粉颗粒、尘埃等
B．体积很大的物体一定不能看成质点
C．一山路转弯处较狭窄，司机下车实地勘察，判断汽车是否能安全通过．此时在司机看来，汽车是一个质点
D．研究顺水漂流的小船漂流10 km所用的时间，可以把小船看成质点
答案 D
2.(多选)如图1所示为正在航拍的四旋翼无人机．下列操作过程中不能将无人机看成质点的是( )
图1
A．调节无人机旋翼的转速
B．调整无人机在空中的姿态
C．观察无人机在空中的位置
D．调整无人机上摄像机镜头的方向
答案 ABD
解析 调节无人机旋翼的转速时，无人机旋翼的大小和形状不能忽略不计，无人机不能看成质点，A正确；调整无人机在空中的姿态，无人机各部分运动不同，不可以将无人机看成质点，B正确；观察无人机在空中的位置，无人机的大小和形状可以忽略，无人机能看成质点，C错误；调整无人机上摄像机镜头的方向时，无人机的大小和形状不能忽略，无人机不能看成质点，D正确．
3．(2020·浙江省高二学业考试)北京已成功申办2022年冬奥会．如图2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( )
图2
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．
4．(2020·山西太原五中高一上月考)2018年2月22日，平昌冬奥会短道速滑男子500米决赛中，中国选手武大靖以39秒584的成绩打破世界纪录强势夺冠，为中国代表团赢得平昌冬奥会首枚金牌，也是中国男子短道速滑队在冬奥会上的首枚金牌．下列对武大靖的研究中，能将武大靖看作质点的是( )
A．研究武大靖的起滑特点
B．研究武大靖到达终点时如何过线
C．研究武大靖在比赛中的运动轨迹
D．研究武大靖的滑冰技巧
答案 C
解析 研究武大靖的起滑特点，需要考虑起滑姿态，不能将武大靖看作质点，故A错误；研究武大靖到达终点时如何过线，也需要考虑姿态，不能将武大靖看作质点，故B错误；研究武大靖在比赛中的运动轨迹时，武大靖的大小、形状可以忽略，可以将武大靖看作质点，故C正确；研究武大靖的滑冰技巧，需要考虑姿态，不能将武大靖看作质点，故D错误．
考点二 参考系
5.(2021·长春外国语学校月考)刻舟求剑的故事家喻户晓，如图3所示，“舟已行矣，而剑不行”这句话所选用的参考系是( )
图3
A．舟
B．舟上的人
C．地面
D．流动的水
答案 C
6．(多选)(2021·淮安市楚州中学高一月考)为庆祝中华人民共和国成立70周年，雄伟的空军飞机编队以整齐的队形“70”从天安门上空飞过接受检阅，如图4所示．下列关于运动情况的说法正确的有( )
图4
A．地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系
B．飞行员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系
C．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的
D．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是运动的
答案 ABC
解析 地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系判断飞机的运动，故A项正确；飞行员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系，故B项正确；飞机编队以整齐的队形从天安门上空飞过，飞机之间的位置相对不变，所以以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的，故C项正确，D项错误．
7．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．“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
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的
答案 C
解析 A项是以静止的地面为参考系；B项是以观众为参考系；C项是以万重山为参考系；D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系；故只有C正确．
8．(多选)2018年4月12日上午，中国人民解放军在南海海域举行海上大阅兵，共有48艘战舰接受检阅．图5甲是正在接受检阅的一字排列的舰队，图乙是正在接受检阅的“辽宁舰”上歼－15战机的起飞表演．下列说法正确的是( )
图5
A．若以大海为参考系，图甲中各艘舰艇是运动的
B．若以一字排列的舰队为参考系，图甲中各艘舰艇是运动的
C．若以“辽宁舰”为参考系，图乙中正在起飞的歼－15战机是运动的
D．若以“辽宁舰”为参考系，图乙中准备起飞的歼－15战机是运动的
答案 AC
解析 若以大海为参考系，题图甲中各艘舰艇是运动的，若以一字排列的舰队为参考系，题图甲中各艘舰艇是静止的，故A正确，B错误；若以“辽宁舰”为参考系，题图乙中正在起飞的歼－15战机是运动的，准备起飞的歼－15战机是静止的，故C正确，D错误．
9．如图6，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( )
图6
A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B．他们的争论是由参考系的选择不同引起的
C．研究物体的运动时不一定要选择参考系
D．参考系只能选择相对于地面静止的物体
答案 B
解析 甲、乙两人的说法分别是以飞机和地面作为参考系，说法都是正确的．他们的争论是由选择的参考系不同引起的，故A错误，B正确；研究物体的运动时一定要选择参考系，否则物体的运动性质无法确定，故C错误；参考系的选择可以是任意的，一般情况下我们选择相对于地面静止的物体为参考系，故D错误．
10．火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节．在某次运动会火炬传递中，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图7所示．关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法中正确的是( )
图7
A．甲、乙两火炬手一定都在向右运动
B．甲、乙两火炬手一定都在向左运动
C．甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动
D．甲火炬手可能静止，乙火炬手一定向左运动
答案 D
解析 根据旗帜的飘动情况可以判断风向左吹．甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘，所以甲火炬手可能相对于旗杆静止，也可能向右运动，还可能向左运动但甲火炬手的运动速度比风速小；乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘，表明乙火炬手一定相对于旗杆向左运动，且运动速度比风速大，选项D正确．
11．钓鱼岛群岛自古以来就是中国领土，其附近海域是渔民祖祖辈辈传统的谋生渔场．每年休渔结束，我国都会派出海监编队到钓鱼岛海域护渔．如图8所示，是中国海监46船(甲)和中国海监49船(乙)在钓鱼岛领海内开展的某次例行维权巡航．甲、乙两船并排行驶，甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动，乙船上的船员发现甲船没有动．如果以钓鱼岛为参考系，上述事实说明( )
图8
A．甲船向西运动，乙船不动
B．乙船向西运动，甲船不动
C．甲船向西运动，乙船向东运动
D．甲、乙两船以相等的速度都向西运动
答案 D
解析 甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动，以钓鱼岛为参考系，甲船向西运动；乙船上的船员发现甲船没有动，则甲、乙两船的速度、行驶的方向应该是一样的，即甲、乙两船以相等的速度都向西运动，D正确．
12.国际泳联跳水大奖赛马来西亚站，我国跳水“梦之队”持续神奇表现．如图9所示为运动员在男子双人十米台比赛中，下列说法正确的是( )
图9
A．教练为了研究两人的技术动作，可将两人视为质点
B．运动员在下落过程中，以运动员为参考系，水面是静止的
C．其中一人感觉另一人是静止的
D．观众观看两人比赛时，可将两人视为质点
答案 C
13．如图10所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑雪运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方法表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是( )
图10
A．大地 B．太阳 C．摄影师 D．观众
答案 C
解析 摄影师与滑雪运动员以相同的速度运动，摄影师以自己为参考系观察，这样滑雪运动员就是静止的，背景是“运动”的．
14．如图11所示为A、B、C三列火车在一个车站的情况，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三列火车的运动情况正确的是( )
图11
A．C车一定是静止的 B．C车一定向西运动
C．B车向东运动 D．A车向西运动
答案 D
解析 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，B车上的乘客看到C车向东运动，则C车有三种可能的运动情况：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．