3年高考2年模擬2025版新教材高考物理第一章運動的描述第1節(jié)質點參考系講義新人教版必修第一冊

PAGEPAGE12第1節(jié)質點參考系課標解讀課標要求素養(yǎng)形成1.理解質點的概念,知道質點是一種志向化模型,并可以推斷物體是否可以看作質點2.理解參考系的概念,知道運動具有相對性3.能正確選擇參考系分析物體的運動1.物理觀念:知道將物體抽象為質點的條件,能將特定實際情境中的物體抽象成質點2.科學思維:體會建構物理模型的思維方式,相識物理模型在探究自然規(guī)律中的作用1.籃球場上,運動員每一次的投籃命中都在為觀眾們奉獻著精彩表演。在探討運動員投籃瞬間籃球的轉動時,能忽視籃球的形態(tài)和大小嗎?在探討什么樣的問題時可以忽視籃球的形態(tài)和大小?提示:籃球離手瞬間的轉動狀況,可以影響其在空中運行的穩(wěn)定性,球的大小和形態(tài)不能忽視。探討籃球從離手到投進籃筐的軌跡時,可以忽視其形態(tài)和大小。2.坐在火車里,看到對面的火車緩緩開動,等到站臺出現,才知道對面的火車根本就沒有動,而是自己乘坐的火車開動了,請問對面火車緩緩開動和自己乘坐的火車開動分別怎么說明?提示:對面火車緩緩開動,是對面火車相對于自己乘坐的火車在動;自己乘坐的火車開動,是相對于站臺在動。一、物體和質點1.質點的定義:忽視物體的①形態(tài)和②大小,把物體簡化為一個有質量的點,這樣的點稱為質點。2.把物體看作質點的條件:物體的形態(tài)和大小對探討問題的影響可以忽視。3.志向化模型:在物理學中,突出問題的③主要因素,忽視次要因素,建立④志向化的物理模型,并將其作為探討對象,是常常采納的一種科學探討方法。質點就是一種志向化模型。

二、參考系1.定義:為了描述物體的運動而假定為不動、用來作⑤參考的物體。2.參考系的選取(1)參考系的選取是隨意的,但選取的參考系不同,結論往往不同,通常選⑥地面為參考系。(2)參考系既可以是靜止的物體,也可以是⑦運動的物體。1.很小的物體肯定能看成質點。(?)2.做直線運動的物體肯定能看成質點。(?)3.自然界中沒有肯定靜止的物體。(√)4.只能選擇靜止的物體作為參考系。(?)5.描述直線運動,一般建立直線坐標系。(√)要點一質點和志向化模型的理解如圖所示,高鐵列車整體向前平動的同時,車輪在轉動。關注哪些問題時列車可以被看作質點,關注哪些問題時列車不能被看作質點?提示:(1)可以視為質點的狀況:探討高鐵從甲地到乙地的運動時間(甲、乙兩地間的距離遠遠大于列車的長度)。(2)不能視為質點的狀況:①探討高鐵經過大橋的時間(列車的長度不能忽視);②探討高鐵車輪的轉動。1.質點的特點2.對質點的理解科學抽象質點是對實際物體的科學抽象,是一種志向化模型,真正的質點是不存在的可看作質點的條件一個物體能否被看作質點,要看物體的大小、形態(tài)在所探討的問題中是主要因素還是次要因素,若是次要因素,即使物體很大,也能看作質點;相反,若是主要因素,即使物體很小,也不能看作質點質點與幾何中的“點”的區(qū)分質點是對實際物體進行科學抽象的模型,有質量,只忽視了物體的大小和形態(tài);幾何中的“點”僅僅表示空間中的某一位置3.志向化模型(1)“志向化模型”是為了使探討的問題得以簡化或探討問題便利而進行的一種科學的抽象,實際并不存在。(2)“志向化模型”是以探討目的為動身點,突出問題的主要因素,忽視次要因素而建立的“物理模型”。(3)“志向化模型”是在肯定程度和范圍內對客觀存在的困難事物的一種近似反映,是物理學中常常采納的一種探討方法。典例1第32屆夏季奧林匹克運動會將于2024年在日本東京實行。東京成為奧運史上第一個舉辦兩次奧運會的亞洲城市。在評判下列運動員的競賽成果時,運動員可視為質點的是()答案A馬拉松競賽時,由于路程長,運動員的體形可以忽視,可以將其視為質點,故選項A符合題意;跳水時,評委要關注運動員的動作,所以不能將運動員視為質點,故選項B不符合題意;擊劍時,評委要視察運動員的肢體動作,不能將其視為質點,故選項C不符合題意;體操競賽時,評委主要依據體操運動員的肢體動作進行評分,所以不能將其視為質點,故選項D不符合題意。易錯提示質點概念推斷的誤區(qū)1.關鍵詞錯誤,“在肯定條件下物體可以看作質點”而不是“物體是質點”。2.“質點”不同于幾何中的“點”,質點有物體的全部質量,而幾何中的點沒有質量。3.不能說“平動的物體肯定能看作質點,轉動的物體肯定不能看作質點”,關鍵還是看探討的問題中物體的大小和形態(tài)是否可以忽視不計。平動的物體有時也不能看作質點,轉動的物體有時也能看作質點。針對訓練12024年9月29日,女排世界杯上,中國女排姑娘以11勝0負的傲人戰(zhàn)績勝利衛(wèi)冕本屆世界杯。下列關于女排競賽中的探討對象,可以視為質點的是()A.探討女排競賽中選手扣球的動作時B.確定運動員在球場上的位置時C.探討運動員競賽中發(fā)出的旋轉球時D.確定落在邊線處排球是否為界內時答案B探討女排競賽中選手扣球動作時,運動員的體形對探討結果有較大影響,因此運動員不行被視為質點,但探討運動員在球場上的位置時可將運動員視為質點,A錯誤,B正確;在探討發(fā)出的旋轉球和排球落點是否在邊線界內時球的大小對探討結果的影響不行忽視,因此,不能被視為質點,C、D均錯誤。針對訓練2下列說法正確的是()A.視察“遼寧艦”航空母艦上的“殲-15”戰(zhàn)斗機起飛時,可以把航空母艦看作質點B.探討“玉兔”號與“嫦娥”分別過程中“玉兔”一連串技術含量極高的“慢動作”時,可以把“玉兔”號看作質點C.探討“玉兔”號巡察器巡察月球時的運動軌跡時,可以把巡察器看作質點D.探討自行車的運動時,因為車輪在轉動,所以無論什么狀況下,自行車都不能被看成質點答案C視察“遼寧艦”航空母艦上的“殲-15”戰(zhàn)斗機起飛時,航空母艦的長度不能忽視,所以不行以把航空母艦看作質點,故A錯誤;探討“嫦娥”“玉兔”兩器分別過程中的技術動作時,不能把“玉兔”看成質點,故B錯誤;探討“玉兔”號巡察器巡察月球時的運動軌跡時,巡察器的大小和形態(tài)能忽視,可看成質點,故C正確;探討自行車的運動時,若探討自行車的平動,自行車可以被看成質點,故D錯誤。要點二參考系的理解和應用地面上的人看到飛機在高空快速飛行,此時飛機中的乘務員與乘客正在溝通,但他們彼此看對方卻是靜止的。為什么人們的看法會不一樣?提示:地面上的人看到飛機在高空快速飛行,是以地面作為參考系;飛機中正在溝通的乘務員與乘客彼此看對方卻是靜止的,他們是以飛機作為參考系。1.參考系的理解選取參考系的作用描述物體是否運動首先要選擇一個參考系,以此為標準來衡量物體是運動還是靜止的,參考系一旦確定,對物體運動的描述也是唯一確定的。一個物體是運動還是靜止,都是相對于參考系而言的。解答物理問題時若能奇妙地選擇參考系,則可使解題過程大為簡化選擇參考系的原則(1)理論上講,參考系的選取是隨意的。(2)選取參考系以描述運動盡可能簡潔為原則,通常選地面或相對地面靜止的物體為參考系。(3)在解題過程中,假如選地面作為參考系可以不指明,但選其他物體作為參考系時必需指明2.參考系的六性典例2火炬?zhèn)鬟f是各種重大體育賽事的重要環(huán)節(jié)。在某次運動會火炬?zhèn)鬟f中,視察到同一地點的旗幟和甲、乙兩火炬手所傳遞的圣火火焰如圖所示。關于甲、乙兩火炬手相對于靜止旗桿的運動狀況,下列說法中正確的是()A.甲、乙兩火炬手肯定都在向右運動B.甲、乙兩火炬手肯定都在向左運動C.甲火炬手肯定向右運動,乙火炬手肯定向左運動D.甲火炬手可能停止了運動,乙火炬手肯定向左運動答案D依據旗幟的飄動狀況可知風向左吹。甲火炬手所傳遞的圣火火焰向左飄,所以甲火炬手相對于旗桿可能靜止,也可能向右運動,還可能向左運動,但此時的運動速度比風速小;乙火炬手所傳遞的圣火火焰向右飄,表明乙火炬手相對于旗桿肯定向左運動,且運動速度比風速大。由以上分析可知選項D正確。名師點撥推斷參考系的兩種方法靜物法明確視察到的現象中,什么物體是運動的,什么物體是靜止的,靜止的物體可能就是參考系假設法假設以某物體為參考系,看對物體運動的描述是否與視察到的結果一樣。若一樣,該物體可能就是參考系針對訓練3(多選)隨著城市現代化的發(fā)展,電梯越來越多地出現在人們生活中,為大家?guī)砹丝旖莺捅憷?。而觀光電梯是適應人們的進一步需求而產生的,乘坐人員可以觀看電梯外面的景色,享受現代設施帶來的視覺快感。正在乘坐電梯下樓的一位同學看到身旁的大樓拔地而起,大聲驚叫:“樓不是靜止的嗎?怎么動起來了?”對于大樓的“運動”狀況,下列說法正確的是()A.樓只能是靜止的,不行能運動B.樓實際在運動,不行能真的靜止C.看到樓在運動是以乘坐的電梯為參考系D.看到樓靜止是以地面(或地面上不動的物體)為參考系答案CD電梯向下運動過程中,距離地面越來越近,以電梯為參考系,感覺大樓是上升的,我們平常所說大樓是靜止的,通常是以地面為參考系,A、B錯誤,C、D正確。針對訓練4如圖所示是體育攝影中“追拍法”的勝利之作,攝影師眼中清楚的滑雪運動員是靜止的,而模糊的背景是運動的,攝影師用自己的方法表達了運動的美。請問攝影師選擇的參考系是()A.大地B.太陽C.攝影師D.步行的人答案C攝影師與滑雪運動員以相同的速度運動,攝影師以自己為參考系視察,這樣滑雪運動員就是靜止的,背景就是“運動”的,由此可知C項正確。1.物理學中的“質點”是一種志向化模型,探討下列物體的運動時,探討對象可視為質點的是()A.探討運動員跳高時的過桿動作B.探討車輪邊緣的速度C.計算輪船在海洋中的航行速度D.探討乒乓球的接發(fā)球技術答案C運動員在跳高過桿時,要看運動員的動作是否符合要求,所以此時不能將運動員看成質點,選項A錯誤;探討車輪邊緣的速度時車輪的大小和形態(tài)是不能忽視的,否則就沒有車輪的邊緣可言了,選項B錯誤;輪船的大小相對于海洋來說是微乎其微的,所以計算輪船在海洋中的航行速度時,可以忽視輪船的大小,能將輪船看成質點,選項C正確;探討乒乓球的接發(fā)球技術時,要考慮乒乓球的轉動狀況,不能將乒乓球看成質點,選項D錯誤。2.2024年10月1日,70周年國慶閱兵飛機編隊,15架飛機保持隊形不變飛過觀禮臺。下列關于閱兵飛機編隊的說法正確的是()A.地面上的人看到飛機飛過,是以飛機為參考系B.飛行員看到觀禮臺向后拂過,是以地面為參考系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,其他飛機是運動的答案C地面上的人看到飛機飛過,是以地面為參考系判定飛機的運動,故A錯誤;飛行員看到觀禮臺向后拂過,是以飛機為參考系,故B錯誤;飛機編隊以整齊的隊形從天安門上空飛過,飛機之間的位置相對不變,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。3.(多選)如圖所示,飛行員跳傘后飛機上的另一飛行員甲和地面上的人乙視察跳傘飛行員的運動后,引發(fā)了對跳傘飛行員運動狀況的爭辯,下列說法正確的是()A.甲、乙兩人的說法中必有一個是錯誤的B.他們的爭辯是由于參考系的選取不同而引起的C.跳傘后飛行員豎直下落是以飛機為參考系觀測的結果D.跳傘后飛行員曲線下落是以地面為參考系觀測的結果3.答案BCD甲、乙兩人的說法分別是以飛機和地面作為參考系探討跳傘飛行員運動的,說法都是正確的,他們的爭辯是因為選擇的參考系不同而引起的,故A錯誤,B正確;看到飛機上跳傘的飛行員沿直線豎直下落,是另一飛行員甲以飛機為參考系看到的結果;地面上的人以地面為參考系看到的是曲線,故C、D正確。4.太陽從東邊升起,西邊落下,是地球上的自然現象,但在某些條件下,在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機上,旅客可以看到太陽從西邊升起的奇異現象。這些條件是()A.時間必需是在早晨,飛機正在由東向西飛行,飛機的速度必需較大B.時間必需是在早晨,飛機正在由西向東飛行,飛機的速度必需較大C.時間必需是在傍晚,飛機正在由東向西飛行,飛機的速度必需較大D.時間必需是在傍晚,飛機正在由西向東飛行,飛機的速度不能太大4.答案C飛機在順著地球自轉方向運動稱為東,逆著地球自轉方向運動稱為西,由于旅客看到太陽從西邊升起,因此必需是傍晚時分。選地面為參考系,太陽相對地面對西運動,若飛機以較大的速度相對地球向西飛行,則可以相對太陽向西飛行,去追逐太陽,從而看到太陽從西邊升起,故C正確。探討運動學問題必需選取參考系,而參考系的選取原則上是隨意的,但是一般狀況下,選取地面或相對地面靜止的物體為參考系。在探討有相對運動的兩個以上物體的運動時,假如奇妙地選取其中一個物體作為參考系,那將會大大簡化解題過程,從而達到化難為易、事半功倍的效果。一小船由A港到B港順流需行駛6小時,由B港到A港逆流航行需行駛8小時。船在靜水中速度的大小相等。一天,小船從早晨6點由A港動身順流到B港時,發(fā)覺一救生圈在途中落水,立即返回找尋,1小時后找到救生圈。問:救生圈是在何時落水的?(提示:巧選參考系,避開困難計算)答案見解析解析假如選擇地面作為參考系,小船順流和逆流時的速度不一樣,問題將會很困難。那么我們轉換一下思路,選擇水流為參考系,掉入水中的救生圈與水流保持相對靜止,而小船相對水流來說不管是順流還是逆流,船速都是不變的(相當于小船在靜止的水面上的速度),問題就相當于救生圈掉入水中后始終沒動,小船以大小不變的速度先遠離后返回靠近救生圈,則遠離和返回所用時間相同,可知小船從救生圈落水處行駛到B港所用的時間也是1小時,所以救生圈是在小船航行5小時時掉入水中的,由此可知救生圈是在上午11點時掉入水中的?！n時達標訓練—————————————1.利用無人機進行航拍,地面操控者進行以下操作時,能把無人機看成質點的是()A.視察無人機通過一個標記桿的時間B.調整無人機的飛行姿態(tài)C.調整無人機的旋轉機翼D.調整無人機與被攝物體的高度差1.答案D視察無人機經過一個標記桿的時間時,無人機的大小不能忽視,所以不行以看成質點,所以A錯誤;調整無人機的飛行姿態(tài)時,無人機的大小不能忽視,所以不行以看成質點,所以B錯誤;調整無人機的旋轉機翼時,不能看成質點,否則無法看出機翼旋轉,所以C錯誤;調整無人機與被攝物體的高度差時,無人機的大小和形態(tài)能忽視,能看作質點,所以D正確。2.在下列問題中,地球可視為質點的是()①探討地球繞太陽運行的軌跡②計算太陽對地球的引力③探討東京和北京的時差④探討日食A.①② B.②③ C.③④ D.②③④2.答案A①探討地球繞太陽運行的軌跡,地球的形態(tài)和大小相對于日地距離,可以忽視,地球可以看成質點;②計算太陽對地球的引力,地球的大小和形態(tài)可以忽視,地球可以看成質點;③探討東京和北京的時差,涉及地球的自轉,地球的形態(tài)和大小不能忽視,地球不能看成質點;④探討日食時,地球的形態(tài)和大小不能忽視,地球不能看成質點。故A正確,B、C、D錯誤。3.2024年1月3日上午10點26分,“嫦娥四號”探測器勝利著陸月球背面的預選著陸區(qū),這是人類首次在月球背面軟著陸。探測器在地球放射場放射階段,通過運載火箭上的攝像頭視察到地面正在向下運動,此時我們選取的參考系是()A.地面 B.運載火箭C.放射架 D.放射場內的樹木3.答案B探測器在地球放射場放射階段,通過運載火箭上的攝像頭視察到地面正在向下運動,說明地面相對火箭在向下運動,故選擇的參考系是運載火箭,故B正確,A、C、D錯誤。4.如圖所示,一只水杯穩(wěn)穩(wěn)地立在疾馳高鐵的窗臺上,水杯處于靜止狀態(tài)所選擇的參考系是()A.座位上靜坐的旅客B.車廂內走動的乘警C.鐵路旁聳立的高山D.車窗外經過的站臺4.答案A水杯處于靜止狀態(tài)是因為水杯相對于高鐵是靜止的,此時選擇的參考系是高鐵,或高鐵座位上靜坐的旅客,故A正確;水杯相對于高鐵是靜止的,但相對于車廂內走動的乘警、鐵路旁聳立的高山、以及車窗外經過的站臺都是運動的,故B、C、D錯誤。5.(多選)在“金星凌日”的精彩天象中,視察到太陽表面上有顆小黑點緩慢移動,持續(xù)時間達六個半小時,那便是金星,如圖所示,下面說法正確的是()A.地球在金星與太陽之間B.觀測“金星凌日”時可將太陽看成質點C.以太陽為參考系,地球是運動的D.以太陽為參考系,金星是運動的5.答案CD金星通過太陽和地球之間時,我們才會看到金星沒有被太陽照亮的一面呈黑色,選項A錯誤;因為太陽的大小對所探討問題的影響起著至關重要的作用,所以觀測“金星凌日”時不能將太陽看成質點,選項B錯誤;以太陽為參考系,金星和地球都是運動的,選項C、D正確。6.(多選)2024年7月12日上午,中國人民解放軍在南海海疆實行海上大閱兵,共有48艘戰(zhàn)艦接受檢閱。圖甲是正在接受檢閱的一字排列的艦隊,圖乙是正在接受檢閱的“遼寧艦”上殲-15戰(zhàn)機的起飛表演。下列說法正確的是()A.若以大海為參考系,圖甲中各艘艦艇是運動的B.若以一字艦隊為參考系,圖甲中各艘艦艇是運動的C.若以“遼寧艦”為參考系,圖乙中正在起飛的殲-15戰(zhàn)機是運動的D.若以“遼寧艦”為參考系,圖乙中打算起飛的殲-15戰(zhàn)機是運動的6.答案AC若以大海為參考系,題圖甲中各艘艦艇是運動的,若以一字艦隊為參考系,題圖甲中各艘艦艇是靜止的,故A正確,B錯誤;若以“遼寧艦”為參考系,題圖乙中正在起飛的殲-15戰(zhàn)機是運動的,打算起飛的殲-15戰(zhàn)機是靜止的,故C正確,D錯誤。7.甲、乙兩汽車在平直馬路上以同樣的速度并排行駛,乙車車輪邊緣上某一點有一只蝴蝶,假設這只蝴蝶相對車輪不動,那么甲車上的乘客看到這只蝴蝶的運動軌