新教材2023年秋高中物理第1章運動的描述第1節(jié)質(zhì)點參考系教師用書含答案新人教版必修第一冊

第1節(jié)質(zhì)點參考系學習任務1．了解質(zhì)點的含義，能將特定實際情景中的物體抽象成質(zhì)點。2．了解參考系的概念及其對描述物體運動的意義，體會運動的相對性和絕對性。3．經(jīng)歷質(zhì)點模型的建構(gòu)過程，初步體會建構(gòu)物理模型的思維方式，樹立具體問題具體分析的科學態(tài)度。物體和質(zhì)點1．質(zhì)點的定義：忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質(zhì)量的點，這樣的點稱為質(zhì)點。2．把物體看作質(zhì)點的條件：物體的大小和形狀對研究問題的影響可以忽略。3．理想化模型：在物理學中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，是經(jīng)常采用的一種科學研究方法。運動員踢足球的不同部位，會使球產(chǎn)生不同的運動。足球運動中常說的“香蕉球”是球在空中旋轉(zhuǎn)、整體運動徑跡為類似香蕉形弧線的一種運動。問題1在研究如何才能踢出“香蕉球”時，能把足球看作質(zhì)點嗎？提示：不能。問題2研究什么樣的問題可以把足球看作質(zhì)點？提示：研究足球從離腳到射進球門運動的軌跡時，可以忽略其大小和形狀，把足球看作質(zhì)點。問題3為什么要引入“質(zhì)點”這一概念？提示：為了便于描述運動。問題4什么樣的物體可以看成質(zhì)點？提示：一個物體能否看成質(zhì)點是相對的，是由所研究的問題決定的，要視具體情況而定，研究物體的運動時，若可以不考慮物體的大小和形狀，就可以將物體看成質(zhì)點。1．對質(zhì)點的理解(1)質(zhì)點是用來代替物體的有質(zhì)量的點，只占有位置而不占有空間，具有被代替物體的全部質(zhì)量。(2)質(zhì)點是一種“理想化模型”，它是對實際物體的一種科學抽象。2．物體能看成質(zhì)點的條件(1)物體的大小和形狀對所研究的問題無影響，或者有影響但可以忽略不計，則可將物體看成質(zhì)點。(2)當物體上各部分的運動情況完全相同時，物體上任何一點的運動情況都能反映該物體的運動，一般可看成質(zhì)點。(3)物體有轉(zhuǎn)動，但相對于平動而言可以忽略其轉(zhuǎn)動時，可把物體看成質(zhì)點。【典例1】觀察下列四幅圖，對圖中各運動物體的描述正確的是()A．圖①中研究投出的籃球運動路徑時不能將籃球看成質(zhì)點B．圖②中觀眾欣賞體操表演時不能將運動員看成質(zhì)點C．圖③中研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時不能將地球看成質(zhì)點D．圖④中研究子彈頭射穿蘋果的時間時可將子彈看成質(zhì)點B[研究投出的籃球運動路徑的時候，可以將籃球看成質(zhì)點，故A錯誤；觀眾欣賞體操表演時，不可以把運動員看成質(zhì)點，否則無法欣賞其動作，故B正確；研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，可以忽略地球的大小，可以看作質(zhì)點，故C錯誤；研究子彈穿過蘋果的時間時，不能把子彈看成質(zhì)點，故D錯誤。][跟進訓練]1．下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是()A．體積很小的物體都可看成質(zhì)點B．質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點C．能否看成質(zhì)點，取決于我們所研究的問題D．只有低速運動的物體才可看成質(zhì)點，高速運動的物體不可看作質(zhì)點C[當物體的形狀、大小對所研究的問題沒有影響或影響可忽略不計時，我們就可以把它看成質(zhì)點，與物體的體積大小無關(guān)，質(zhì)量小、體積小的物體有時也不能看成質(zhì)點，如研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，不能把原子核看成質(zhì)點，故A、B錯誤，C正確；當物體的形狀、大小對所研究的問題沒有影響或影響可忽略不計時，我們就可以把它看成質(zhì)點，與物體的速度無關(guān)，高速運動的物體在一定的條件下也可以看作質(zhì)點，故D錯誤。]參考系1．運動與靜止自然界的一切物體都處于永恒的運動中，絕對靜止的物體是不存在的，即運動是絕對的。2．參考系(1)定義：要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體作為參考，觀察物體的位置相對于這個“其他物體”是否隨時間變化，以及怎樣變化。這種用來作為參考的物體叫作參考系。(2)參考系對觀察結(jié)果的影響：參考系可以任意選擇，但選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動，觀察結(jié)果可能不同。中國的動車組列車分為三大級別：高速動車組(標號G，速度250km/h及其以上，主要對應高速鐵路，還沒有上限時速)、一般動車組或中速動車組(標號D，速度160km/h至200km/h，主要對應快速鐵路)、低速動車組(速度140km/h，以適應城市輕軌)。如圖是正高速行駛的動車中站立的“動姐”。問題1在火車站上的人來看，她們隨動車以很大的速度快速運動，那動車上站立的兩位“動姐”能感覺對方在高速運動嗎？提示：不能。問題2她們?nèi)粲^察窗外的景色，能感覺自己在高速運動嗎？提示：能。問題3她們?yōu)槭裁磿猩鲜鰞煞N不同的感覺呢？提示：選擇的參考系不同。問題4由以上幾個小題，你可以得到什么結(jié)論？提示：對于同一個物體，選擇不同的參考系，描述其運動情況的結(jié)果就不一定相同。1．參考系的四個特性相對性用來做參考系的物體都是假定不動的，被研究的物體是運動的還是靜止的，都是相對于參考系而言的。任意性參考系的選擇具有任意性，但應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。同一性比較不同物體的運動時，應該選擇同一參考系。差異性同一運動選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能不同。2．參考系的選取原則(1)參考系的選取是任意的。在實際問題中，參考系的選擇應從觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為基本原則。(2)研究地面上物體的運動時，一般情況下選擇地面或地面上靜止不動的物體為參考系，此時參考系可以省略不寫。(3)研究某一系統(tǒng)中物體的運動時，常選該系統(tǒng)為參考系。(4)要比較不同物體的運動情況時，必須選擇同一個參考系?！镜淅?】(2022·河南焦作市高一期中)云臺山是全球首批世界地質(zhì)公園，青龍峽景點有“中原第一峽谷”美譽，這里氣候獨特，水源豐富，植被原始完整，是生態(tài)旅游的好去處，除乘坐索道纜車觀賞怡人的風景以外，還能感受懸掛在高空的刺激感。對于正在乘坐索道纜車觀光的某游客來說，以下說法正確的是()A．以對面的山為參考系，自己靜止不動B．以自己為參考系，看到同一纜車里的人向?qū)γ娴纳讲粩嗫拷麮．以自己為參考系，看到對面的山迎面走來D．以所乘坐的纜車為參考系，看到兩邊的青山綠樹向身前走去C[對該游客來說，以對面的山為參考系，自己是運動的，選項A錯誤；以自己為參考系，看到同一纜車里的人是靜止不動的，選項B錯誤；以自己為參考系，看到對面的山迎面走來，選項C正確；以所乘坐的纜車為參考系，看到兩邊的青山綠樹向身后走去，選項D錯誤。]處理參考系問題的三點技巧(1)物體一旦被選為參考系，就認為它是靜止的，意味著你站在這個物體上去觀察其他物體。(2)由于運動的相對性，凡是提到物體的運動，都應該明確它是相對于哪個參考系而言的。(3)不做特別說明的情況下，一般選取地面為參考系。[跟進訓練]2．“空手把鋤頭，步行騎水牛，人從橋上過，橋流水不流。”是《中國詩詞大會》某期節(jié)目里選用的古詩，從物理學的角度看，其中“橋流水不流”所選擇的參考系是()A．水B．牛C．橋D．人A[“橋流水不流”可以理解為“橋動水不動”，意思就是說橋在運動，水靜止。以水為參考系，橋和水的位置發(fā)生了變化，則橋是運動的，與題意相符，A符合題意。]3．(多選)在第十一屆中國國際航空航天博覽會上，九架飛機編隊進行低空拉煙通場表演，飛機以非常一致的飛行姿態(tài)通過觀禮臺，并始終保持隊形不變。下列說法正確的是()A．地面上的人看到飛機飛過，是以地面為參考系B．飛行員看到觀禮臺向后掠過，是以飛機為參考系C．以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機是靜止的D．以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機是運動的ABC[地面上的人看到飛機飛過，是以地面為參考系，故A正確；飛行員看到觀禮臺向后掠過，是以飛機為參考系，故B正確；飛機編隊保持隊形不變，所以以編隊中某一飛機為參考系，其他飛機是靜止的，故C正確，D錯誤。]1．如圖為正在航拍的旋翼無人機，下列過程能將無人機看成質(zhì)點的是()A．調(diào)節(jié)無人機旋翼轉(zhuǎn)速B．調(diào)節(jié)攝像機鏡頭方向C．研究無人機空中停留時間D．研究風力、風向?qū)o人機的影響C[調(diào)節(jié)飛機旋翼的轉(zhuǎn)速時，飛機旋翼的大小和形狀不能忽略不計，不能看作質(zhì)點，A錯誤；調(diào)整飛機上攝像機鏡頭的方向時，攝像頭的大小不能忽略，B錯誤；研究無人機空中停留時間，飛機的大小可忽略，C正確；研究風力、風向?qū)o人機的影響，飛機的大小和形狀不能忽略不計，不能看作質(zhì)點，D錯誤。]2．(多選)自然界一切物體都處于永恒的運動中，要描述一個物體的運動，首先要選定參考系，下列關(guān)于參考系的選取正確的是()A．“一江春水向東流”說的是水相對于河岸(或地面)的運動B．“月亮在云中穿行”說的是月亮相對于云的運動C．“太陽東升西落”說的是太陽相對于地球的運動D．“坐地日行八萬里”說的是人相對于地面的運動ABC[“一江春水向東流”參考系是河岸，說的是水相對于河岸(或地面)的運動，選項A正確；“月亮在云中穿行”參考系是云，說的是月亮相對于云的運動，選項B正確；“太陽東升西落”說的是太陽相對于地球的運動，選項C正確；“坐地日行八萬里”說的是人相對于地心的運動，選項D錯誤。]3．如圖所示，某影星為某卡車做廣告，在兩輛高速并行的卡車之間氣定神閑地擺出“一字馬”姿勢，下列說法正確的是()A．以地面作為參考系，影星是靜止的B．以卡車作為參考系，影星是運動的C．以影星作為參考系，卡車是運動的D．兩輛卡車同時加速，影星仍可能保持該姿勢D[影星隨卡車運動，相對于地面是運動的，故A錯誤；影星隨卡車運動，相對于卡車是靜止的，故B、C錯誤；若兩輛卡車同時加速，兩車之間的距離不變，影星仍可能保持該姿勢，故D正確。]4．國產(chǎn)新一代隱身戰(zhàn)斗機殲-20從研發(fā)、試訓到列裝作戰(zhàn)部隊形成戰(zhàn)斗力，再到實戰(zhàn)實訓、展翅?？?，見證了中國航空工業(yè)和空軍戰(zhàn)斗力的飛速發(fā)展。(1)在殲-20戰(zhàn)機超強度訓練飛行使用壽命成功突破10000小時的過程中，舉例說明殲-20看作質(zhì)點與不能看作質(zhì)點的情況。(2)在多架殲-20戰(zhàn)機組成編隊，保持隊形進行飛行訓練的過程中，其運動狀態(tài)如何？[解析](1)如果研究殲-20的飛行路徑和最大作戰(zhàn)半徑，其大小和形狀可以忽略，此時可以看作質(zhì)點；如果研究其飛行姿態(tài)，則不能看作質(zhì)點。(2)以地面為參考系，殲-20編隊是運動的；以編隊中任意一架殲-20戰(zhàn)機為參考系，其他戰(zhàn)機是靜止的。[答案]見解析回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．物體可看成質(zhì)點的條件是什么？提示：物體的大小和形狀對研究