高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 质点 参考系导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 质点 参考系导学案及答案，共11页。
[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.掌握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的问题影响较小时，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？
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．
例1 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，可把物体视为质点
C．质点是客观实际存在的一个点
D．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的
答案 B
例2 (2022·江苏高二学业考试)下列情况的物体，哪些可看成质点( )
A．地球公转一周，研究其所需要时间
B．正在靠近加油机准备空中加油的F－22A猛禽战斗机(图甲)
C．列车通过桥梁(图乙)，研究其所需时间
D．做花样滑冰的运动员
答案 A
解析 地球公转一周，研究其所需要时间，可以将地球看成质点，A正确；研究正在靠近加油机准备空中加油的F－22A猛禽战斗机时，战斗机的形状和大小不能忽略，不能将战斗机看成质点，B错误；列车通过桥梁，研究其所需时间时列车的长度不能忽略，不能看成质点，C错误；做花样滑冰的运动员，不能将运动员看成质点，否则看不到运动员的动作，D错误．
针对训练 (2021·浙江6月选考)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．研究丙图中飞翔的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 研究题图甲中猫在地板上行走的速度时，猫的大小可忽略不计，可将其视为质点，选项A正确；研究题图乙中水珠形状形成的原因时，旋转球的大小和形状不能忽略，旋转球不能视为质点，选项B错误；研究题图丙中飞翔的鸟儿能否停在树桩上时，鸟儿的大小和形状不能忽略，不能将鸟儿视为质点，选项C错误；研究题图丁中马术运动员和马能否跨越障碍物时，马的大小和形状不能忽略不计，不能把马视为质点，选项D错误．
二、参考系
导学探究
如图，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？
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．
例3 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不正确的是( )
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”说的是月亮相对于云的运动
C．“太阳东升西落”说的是太阳相对于地球的运动
D．“桥流水不流”说的是水相对于桥的运动
答案 D
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，不符合题意；“月亮在云中穿行”选取的参考系是云，说的是月亮相对于云的运动，选项B正确，不符合题意；“太阳东升西落”说的是太阳相对于地球的运动，选项C正确，不符合题意；“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，符合题意．
例4 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
例5 (2021·荆门市龙泉中学高一上期中)如图所示，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( )
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．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，地球能看作质点；火车进站所用的时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看作质点；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，不能将运动员看作质点；要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，不能将运动员看作质点，选项A正确．
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．
3．2022年2月冬奥会在北京成功举办．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
4．(2021·宿迁市高一上期末)以下情境中，划线的物体可以看作质点的是( )
A．教练在训练中观察跳高运动员的跳高过程
B．发射中心监控嫦娥五号上升器与返回器组合体交会对接
C．小明在航空展上观摩战斗机的翻滚、爬升表演
D．乘客记录某动车从连云港站到扬州东站所需的时间
答案 D
考点二 参考系
5.刻舟求剑的故事家喻户晓，如图所示，“舟已行矣，而剑不行”这句话所选用的参考系是( )
A．舟
B．舟上的人
C．地面
D．流动的水
答案 C
6．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；故选C.
7．(2021·红河州泸源中学高一月考)云台山是全球首批世界地质公园，青龙峡景点有“中原第一峡谷”的美誉，这里气候独特，水源丰富，植被原始完整，是生态旅游的好去处，乘坐索道缆车除了能观赏怡人的风景以外，还能感觉悬挂在高空的刺激感．对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说，以下说法正确的是( )
A．以该游客自己为参考系，看到对面的山静止不动
B．以对面的山为参考系，该游客自己静止不动
C．以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近
D．以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去
答案 D
解析 以该游客自己为参考系，相对于山靠近的过程中，看到对面的山迎面走来，故A错误；以对面的山为参考系，相对于山靠近的过程中，看到该游客自己向山运动，故B错误；以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人静止不动，故C错误；以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去，故D正确．
8．某校高二部分学生分别乘两辆汽车从学校出发去敬老院做义工，两辆汽车在平直的公路上运动，甲车内一同学看见前面的乙车向东运动，此时乙车内的同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么上述观察说明( )
A．两车都向东运动，但甲车运动快
B．两车都向东运动，但乙车运动快
C．两车都向西运动，但甲车运动快
D．两车都向西运动，但乙车运动快
答案 B
解析 因乙车内的同学看到路旁的树木向西移动，则说明乙相对地面在向东运动；而甲车内的同学看到乙车在向东运动，则说明甲车相对乙车在向西运动，相对地面可能是向东运动，但速度小于乙车的速度，故选B.
9.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，下列说法正确的是( )
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( )
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，A、B、C错误．
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( )
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( )
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.(2021·淮安市涟水县第一中学高一月考)为了拍摄正在运动的物体，摄影师必须用“追拍法”．如图是自行车高速运动的照片，摄影师拍摄到的运动员是清晰的，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
14．如图所示为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( )
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：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，故选D.