質(zhì)點(diǎn) 參考系 導(dǎo)學(xué)案二 高中物理 新人教版 必修第一冊(cè)

1.1質(zhì)點(diǎn)參考系（二）

滿導(dǎo)學(xué)目標(biāo)

（引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，1分鐘）

1.領(lǐng)悟質(zhì)點(diǎn)概念的提出和分析、建立的過(guò)程，了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn)。

2.體驗(yàn)物理學(xué)研究問(wèn)題的方法——科學(xué)抽象，養(yǎng)成正確處理問(wèn)題的方法，學(xué)會(huì)在研究問(wèn)題中

突出主要矛盾的哲學(xué)價(jià)值觀。

3.理解參考系的概念，知道在不同的參考系中對(duì)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)的描述可能是不同的。

畫）課堂導(dǎo)入

（2分鐘）

2021年2月8日，2020-2021賽季全國(guó)越野滑雪冠軍賽在甘肅省白銀市完賽。黑龍江

省雪上訓(xùn)練中心的池春雪奪得成年女子30公里（自由）冠軍，要研究運(yùn)動(dòng)員的滑雪動(dòng)作和

姿態(tài)，能否把運(yùn)動(dòng)員看成一個(gè)“點(diǎn)”？在研究運(yùn)動(dòng)員全程的時(shí)間時(shí)，能否把運(yùn)動(dòng)員看成一

個(gè)“點(diǎn)”？將對(duì)象看成質(zhì)點(diǎn)應(yīng)遵守什么條件？這是我們這節(jié)課要研究的問(wèn)題。

域預(yù)學(xué)回

（6分鐘）

問(wèn)題1：雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔，足球在綠色草地上飛滾，在這些司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象

中，雄鷹、足球都在做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。你能準(zhǔn)確描述這些物體的運(yùn)動(dòng)嗎？你感覺(jué)會(huì)有哪些困

難？

【答案】不能準(zhǔn)確地描述這些物體的運(yùn)動(dòng)，感覺(jué)到困難是因?yàn)檫@些物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況

不同。

問(wèn)題2：物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由物體自身的大小和形狀決定的嗎？如果不是，那么是由什

么來(lái)決定的呢？

【答案】物體能否看成質(zhì)點(diǎn)不是由物體自身的大小和形狀決定的，而是由物體的形狀、大

小在所研究的問(wèn)題中是占主要因素還是可忽略不計(jì)決定的。

問(wèn)題3：如圖所示，坐在行駛火車中的小孩是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的？說(shuō)明你的理由。

【答案】不選定參考系，無(wú)法描述小孩的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于地面，小孩是運(yùn)動(dòng)的；而相對(duì)于行駛

的火車，小孩是靜止的。

富）活動(dòng)探究

（探究1用時(shí)11分鐘，探究2用時(shí)14分鐘）

探究1質(zhì)點(diǎn)

問(wèn)題：（1）2020年7月23日，我國(guó)在海南島東北海岸中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙

四運(yùn)載火箭將我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功發(fā)射升空。后續(xù)，“天問(wèn)一號(hào)”

探測(cè)器經(jīng)過(guò)深空機(jī)動(dòng)和數(shù)次中途修正，奔火飛行6個(gè)多月后抵達(dá)火星附近，通過(guò)制動(dòng)被火星

引力捕獲進(jìn)入環(huán)火軌道。2021年5月15日凌晨1時(shí)許，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在停泊軌道實(shí)

施降軌，機(jī)動(dòng)至火星進(jìn)入軌道。4時(shí)許，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時(shí)飛行后，

進(jìn)入火星大氣，經(jīng)過(guò)約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。兩器分

離約30分鐘后，環(huán)繞器進(jìn)行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信，此時(shí)器地

單向通信時(shí)延接近21分鐘。對(duì)探測(cè)器進(jìn)行深空機(jī)動(dòng)和中途修正時(shí)，能否將探測(cè)器看作質(zhì)點(diǎn)？

研究探測(cè)器繞火星運(yùn)動(dòng)的周期或飛行軌道時(shí)，能否將探測(cè)器看作質(zhì)點(diǎn)？計(jì)算器地通信單向時(shí)

延時(shí)，能否將探測(cè)器看作質(zhì)點(diǎn)？

【答案】情況1：對(duì)探測(cè)器進(jìn)行深空機(jī)動(dòng)和中途修正，必須考慮長(zhǎng)行器的姿態(tài)和結(jié)構(gòu)，故不

能忽略探測(cè)器的形態(tài)，不能將其看作質(zhì)點(diǎn)。

情況2：研究探測(cè)器繞火星運(yùn)動(dòng)的周期或飛行軌道時(shí)，探測(cè)器的形態(tài)對(duì)問(wèn)題的影響可忽略，

能將其看作質(zhì)點(diǎn)。

情況3：環(huán)繞器的形態(tài)與環(huán)繞器和地球間的距離相比，可忽略不計(jì)，能將其看作質(zhì)點(diǎn)。

（2）在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)和地球自轉(zhuǎn)時(shí)，能否將地球看作質(zhì)點(diǎn)？

【答案】在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，可以把地球看作質(zhì)點(diǎn)；在研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，不能將地

球看作質(zhì)點(diǎn)。

（3）是不是很大的物體一定不能看作質(zhì)點(diǎn)，而很小的物體一定可以看作質(zhì)點(diǎn)？請(qǐng)舉例說(shuō)

明。

【答案】不是。研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看作質(zhì)點(diǎn)，而研究乒乓球的發(fā)球（如

旋轉(zhuǎn)問(wèn)題）時(shí)不能把乒乓球看作質(zhì)點(diǎn)。

【探究總結(jié)】

1.質(zhì)點(diǎn)、物體與幾何中的點(diǎn)

名稱質(zhì)點(diǎn)物體幾何中的點(diǎn)

表示物體有質(zhì)量而無(wú)大小、

特征具有質(zhì)量、大小和形狀的實(shí)體

形狀的點(diǎn)幾何中的點(diǎn)沒(méi)有

物體的大小和形狀對(duì)研究問(wèn)物體的大小和形狀對(duì)研究問(wèn)質(zhì)量，僅表示一個(gè)

條件

題的影響可忽略不計(jì)題的影響不可忽略空間位置，而且

質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)相對(duì)概念，實(shí)際物體通過(guò)無(wú)限小的分割，可以看“應(yīng)該絕對(duì)小“

聯(lián)系

成是無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合

2.質(zhì)點(diǎn)并非一定是小物體，小物體也不一定都能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)是由所研究

問(wèn)題的性質(zhì)決定的，并非依據(jù)物體自身大小來(lái)判斷。

3.質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型。在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化

的模型，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。

【典例示范】

下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法正確的是（）

A.只有體積很小的物體才能被看成質(zhì)點(diǎn)

B.只有質(zhì)量很小的物體才能被看成質(zhì)點(diǎn)

C.花樣滑冰比賽中的運(yùn)動(dòng)員可以被看成質(zhì)點(diǎn)

D.研究在平直公路上行駛的汽車的速度時(shí)，可以將汽車看成質(zhì)點(diǎn)

【解析】當(dāng)物體的形狀、大小對(duì)我們所研究的問(wèn)題影響不大或者可以忽略時(shí)，物體能被看作

質(zhì)點(diǎn)。物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)與其體積、質(zhì)量的大小無(wú)關(guān)，只和我們研究的問(wèn)題有關(guān)。如地球

很大，但在研究地球的公轉(zhuǎn)時(shí)，地球可被看作質(zhì)點(diǎn)；原子質(zhì)量很小，但在研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)

時(shí)，原子不能被看作質(zhì)點(diǎn)，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)樾枰芯炕踊\(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作（物體的形

狀），所以運(yùn)動(dòng)員不能被看作質(zhì)點(diǎn)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。研究在平直公路上行駛的汽車的速度時(shí)，汽車

的大小和形狀可忽略不計(jì)，故可以將汽車看作質(zhì)點(diǎn)，D項(xiàng)正確。

【答案】D

探窕2參考系

問(wèn)題：到2020年底，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)總里程約達(dá)14.6萬(wàn)公里，其中，高鐵（含城際鐵路）

大約3.9萬(wàn)公里，領(lǐng)跑世界。明明站在自家的窗戶旁，看到不遠(yuǎn)處一列高速行駛的“和諧

號(hào)”動(dòng)車飛馳而過(guò)，驚嘆道：“真快呀!”龍龍坐在動(dòng)車?yán)镫S媽媽去旅游，他看到路旁樹(shù)林

飛速向后掠過(guò)，回過(guò)頭來(lái)看車廂時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)車廂沒(méi)動(dòng)。

（1）觀察同一列動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)，為什么會(huì)出現(xiàn)這兩種不同的現(xiàn)象呢？

【答案】這是因?yàn)檫x擇的參考系不同。明明以房屋（或地面）為參考系，發(fā)現(xiàn)動(dòng)車位置在

變化，所以明明認(rèn)為動(dòng)車在運(yùn)動(dòng)；龍龍以自己或動(dòng)車為參考系，看到樹(shù)林向后運(yùn)動(dòng)而車廂

沒(méi)有動(dòng)。

（2）為什么說(shuō)運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的？既然運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，那么為什么我們還說(shuō)某物體靜止？

【答案】地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，整個(gè)宇宙中的星體都在運(yùn)動(dòng)，即一切物體都

處于永恒的運(yùn)動(dòng)中，所以說(shuō)運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。但如果一個(gè)物體以另一個(gè)物體作參考，位置可

能是不變的，我們就說(shuō)它相對(duì)于另一個(gè)物體是靜止的，這種靜止是相對(duì)的。

（3）研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)為什么必須選擇參考系？

【答案】因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，而靜止是相對(duì)的，所以要描述一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)、怎樣運(yùn)動(dòng)

的時(shí)候必須選擇參考系。并且選擇不同的參考系時(shí)，運(yùn)動(dòng)的描述不一樣。

【探究總結(jié)】

1.描述某個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須明確它是相對(duì)哪個(gè)參考系而言的。

2.自然界的一切物體都處在永恒的運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。絕對(duì)靜止的物體是不存在的，靜

止是相對(duì)的。

3.參考系的選取原則

（1）選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象和研窕對(duì)象所在的系統(tǒng)來(lái)決定。研究地面上物體的運(yùn)

動(dòng)時(shí)，常選取地面或相對(duì)地面靜止的物體作為參考系。

（2）參考系的選取可以是任意的。在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取以研究問(wèn)題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)

的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則。

4.參考系的“四性”

用來(lái)做參考系的物體都是假定不動(dòng)的，被研究的物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止，都是

相對(duì)性

相對(duì)于參考系而言的

參考系的選取具有任意性，但應(yīng)以觀察方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原

任意性

貝IJ。研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選地面為參考系

在同一個(gè)問(wèn)題中，若要研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一個(gè)物體的不同階段的運(yùn)

同一性

動(dòng)，必須選擇同一參考系

差異性同一運(yùn)動(dòng)選擇不同的參考系，觀察結(jié)果一般不同

【典例示范】

1.在文學(xué)創(chuàng)作中，經(jīng)常有作者通過(guò)變換參考系的方法創(chuàng)造出一種動(dòng)態(tài)的藝術(shù)場(chǎng)景。

(1)在敦煌莫高窟發(fā)現(xiàn)的唐、五代時(shí)期多首未署名的作品之——《浣溪沙》寫道：“滿眼風(fēng)

波多閃爍，看山恰似走來(lái)迎。仔細(xì)看山山不動(dòng)，是船行

(2)宋代詩(shī)人陳與義《襄邑道中》詩(shī)寫道：“飛花兩岸照船紅，百里榆堤半日風(fēng)。臥看滿天

云不動(dòng)，不知云與我俱東?！?/p>

(3)電影《閃閃紅星》主題曲《紅星照我去戰(zhàn)斗》寫道：“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸

走?！?/p>

討論：“山不動(dòng)，是船行”、“云與我俱東”以及“小小竹排江中游”分別是選擇了什么作為

參考系？“看山恰似走來(lái)迎”、“臥看滿天云不動(dòng)”和“巍巍青山兩岸走”又分別是選擇了什

么作為參考系？

【答案】“山不動(dòng)，是船行”“云與我俱東”以及“小小竹排江中游”都是選擇大地或相對(duì)于

大地靜止的河岸作為參考系?！翱瓷角∷谱邅?lái)迎”“臥看滿天云不動(dòng)”和“巍巍青山兩岸走”

都是選擇了作者自身或作者所乘坐的船與竹排作為參考系。

2.某人劃船逆流而上，當(dāng)船經(jīng)過(guò)一座橋時(shí)，船上一救生圈掉進(jìn)河里，假設(shè)救生圈立即獲得水

的速度，但船一直航行至上游某時(shí)刻劃船的人才發(fā)現(xiàn)，并立即返航追趕，經(jīng)過(guò)2小時(shí)追上救

生圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)救生圈距橋8km。若此人向上游和下游劃船時(shí)，船相對(duì)水的速度相同，則河

水的流速為多少？

【解析】先以水為參考系，此時(shí)河水與救生圈相對(duì)靜止，即河水的流速與救生圈漂流的速度

相等。又因?yàn)榇岛綍r(shí)追上救生圈經(jīng)過(guò)了2h,則救生圈實(shí)際漂了4h,以橋?yàn)閰⒖枷担芍?/p>

救生圈位移為8km,故河水的流速u=嘿=2km/h。

【答案】2km/h

⑥）課堂小結(jié)

（引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納課堂要點(diǎn)思維導(dǎo)圖，進(jìn)行學(xué)生展示、交流與教師總結(jié)，2分鐘）

質(zhì)點(diǎn)是理想化模型

把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形狀在研

究的問(wèn)題中忽略不計(jì)

參考系是描述物體運(yùn)動(dòng)的前提

被選為參考系的物體我們認(rèn)為是不動(dòng)的

公選擇不同參考系描述同一物體的運(yùn)動(dòng)往往是不同

參考系的選取的

通常選取大地作為參考系

一相對(duì)性

-任息性

參考系的“四性--

-

-差角生

圓課堂達(dá)標(biāo)

（7分鐘）

1.2020年II月10日，我國(guó)“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度為

10909mo“奮斗者”號(hào)照片如圖所示，下列情況中“奮斗者'’號(hào)一定可視為質(zhì)點(diǎn)的是（）

A.估算下降總時(shí)間時(shí)B.用推進(jìn)器使其轉(zhuǎn)彎時(shí)

C.在海溝中穿越窄縫時(shí)D.科學(xué)家在其艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)

【答案】A

【解析】估算潛水器下降的總時(shí)間時(shí)，潛水器的大小和形狀相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡可以忽略，可以

視為質(zhì)點(diǎn)，A項(xiàng)符合題意；用推進(jìn)器使其轉(zhuǎn)彎時(shí)和科學(xué)家在其艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，都需要研究

潛水器本身的特點(diǎn)，不可視為質(zhì)點(diǎn)，B、D兩項(xiàng)不符合題意；在海溝中穿越窄縫時(shí)，潛水器

的大小和形狀相對(duì)窄縫尺寸不可以忽略，不可視為質(zhì)點(diǎn)，C項(xiàng)不符合題意。

2.下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法，正確的是（）

A.運(yùn)轉(zhuǎn)中的地球不能看作質(zhì)點(diǎn)，而原子核可以看作質(zhì)點(diǎn)

B.研究火車通過(guò)路旁一根電線桿時(shí)，火車可以看作質(zhì)點(diǎn)

C.研究奧運(yùn)會(huì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員打出的旋轉(zhuǎn)球時(shí)能把乒乓球看作質(zhì)點(diǎn)

D.研究奧運(yùn)會(huì)跳水運(yùn)動(dòng)員的跳水動(dòng)作時(shí)，不能將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)

【答案】D

【解析】對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，如果研究地球的公轉(zhuǎn)，因?yàn)榈厍蛑睆剑s為1.3x107m）比地球到太陽(yáng)

的距離（約為1.5X10Um）要小得多，可以忽略地球的大小，所以這時(shí)可以把地球當(dāng)作質(zhì)

點(diǎn)；如果研究地球的自轉(zhuǎn)，引起晝夜交替等現(xiàn)象時(shí)，就不能忽略地球的大小和形狀，不能把

地球看作質(zhì)點(diǎn)。研究電子繞核的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，因?yàn)殡娮拥皆雍说木嚯x遠(yuǎn)大于原子核的直徑,

所以電子和原子核均可看作質(zhì)點(diǎn)；若研究原子核的結(jié)構(gòu)，則不能將原子核看作質(zhì)點(diǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)

誤。研究火車通過(guò)路旁的一根電線桿時(shí)，因?yàn)樾柩芯繌幕疖囶^過(guò)電線桿到火車尾過(guò)電線桿的

過(guò)程，所以火車不能看作質(zhì)點(diǎn)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。研究奧運(yùn)會(huì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員發(fā)的球時(shí)，因?yàn)樾D(zhuǎn)球

各部分運(yùn)動(dòng)情況不同，導(dǎo)致受力