高中數(shù)學(xué)《高中全程學(xué)習(xí)方略》2025版必修第一冊(cè)必修第一冊(cè)第四章　運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系含答案

高中數(shù)學(xué)《高中全程學(xué)習(xí)方略》2025版必修第一冊(cè)必修第一冊(cè)第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系含答案第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系大單元·初高銜接木箱會(huì)動(dòng)嗎?木箱怎么動(dòng)?你能求出木箱的加速度嗎?運(yùn)動(dòng)和力初中只介紹了牛頓第一定律,沒有定量給出力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,在初中側(cè)重于定性解決問(wèn)題,高中側(cè)重于定性分析問(wèn)題。對(duì)于這部分內(nèi)容,高中物理更側(cè)重:(1)物理情景或過(guò)程的分析:就是要了解物理事件的發(fā)生過(guò)程,分清在這個(gè)過(guò)程中哪些物理量不變,哪些物理量發(fā)生了變化。特別是針對(duì)兩個(gè)以上的物理過(guò)程更應(yīng)該分析清楚。若不分析清楚過(guò)程及物理量的變化,就容易出錯(cuò)。(2)運(yùn)用圖像:對(duì)物理規(guī)律的表述,不僅可以用公式表述,也可用圖像表述。圖像法是一種分析問(wèn)題的新方法,它的最大特點(diǎn)是直觀,對(duì)我們處理問(wèn)題有很好的幫助。(3)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng):高中物理實(shí)驗(yàn)分演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),它對(duì)于我們學(xué)習(xí)知識(shí)和鞏固知識(shí)都起到重要的作用。因此,要求同學(xué)們要認(rèn)真觀察演示實(shí)驗(yàn),切實(shí)做好學(xué)生實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)動(dòng)手能力的鍛煉,注意對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。大單元·結(jié)構(gòu)預(yù)覽1.質(zhì)點(diǎn)參考系【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)模型的建構(gòu)過(guò)程,了解質(zhì)點(diǎn)的含義。2.知道將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件,能將特定實(shí)際情景中的物體抽象成質(zhì)點(diǎn)。3.體會(huì)建構(gòu)物理模型的思維方式,認(rèn)識(shí)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?！局R(shí)導(dǎo)圖】情境引入九百多年前,宋代詩(shī)人陳與義乘著小船在風(fēng)和日麗的春日出游時(shí)曾經(jīng)寫了一首詩(shī)——“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?！痹谶@首詩(shī)中,詩(shī)人藝術(shù)性地表達(dá)了他對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)性的理解。詩(shī)中描述了什么物體的運(yùn)動(dòng)?它是以什么物體為參考系的?你對(duì)詩(shī)人關(guān)于“榆堤”“云”“我”的運(yùn)動(dòng)與靜止的說(shuō)法有沒有不同的認(rèn)識(shí)?讓我們帶著上述問(wèn)題進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)吧。必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、物體和質(zhì)點(diǎn)1.質(zhì)點(diǎn):忽略物體的大小和形狀,把它簡(jiǎn)化成一個(gè)具有質(zhì)量的點(diǎn),這樣的點(diǎn)叫作質(zhì)點(diǎn)。2.將物體視為質(zhì)點(diǎn)的條件:(1)物體的形狀和大小對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì);(2)物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同時(shí),可以用其上某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),如平動(dòng)物體。3.質(zhì)點(diǎn)是忽略了物體的大小和形狀這種次要因素,突出了物體的質(zhì)量這種主要因素,它是對(duì)實(shí)際物體的一種科學(xué)抽象,實(shí)際中并不存在(選填“存在”或“并不存在”)。二、參考系1.運(yùn)動(dòng)與靜止(1)自然界的一切物體都處于永恒的運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。(2)描述某個(gè)物體的位置隨時(shí)間的變化,總是相對(duì)于其他物體而言的,這便是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。2.參考系:要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),首先要選定某個(gè)其他物體作為參考,這種用來(lái)作為參考的物體叫作參考系。對(duì)號(hào)入座下列四種現(xiàn)象(或運(yùn)動(dòng))中分別是說(shuō)什么物體相對(duì)什么參考系在運(yùn)動(dòng)?項(xiàng)目研究對(duì)象參考系一江春水向東流春水地面地球的公轉(zhuǎn)地球太陽(yáng)鐘表的時(shí)針在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針表盤太陽(yáng)東升西落太陽(yáng)地球明辨是非(1)很小的物體一定能看成質(zhì)點(diǎn)。(×)提示:物體能否看成質(zhì)點(diǎn)和自身的大小無(wú)關(guān)。(2)同一物體有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn),有時(shí)則不能。 (√)(3)由于運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以不選定參考系。 (×)提示:運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,但運(yùn)動(dòng)有相對(duì)性,描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí),必須首先選定參考系。(4)必須選擇地面為參考系。(×)提示:參考系的選擇是任意的,在沒有特別指明參考系時(shí),通常是以地面為參考系。關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思“拋錨式教學(xué)”是使學(xué)生在真實(shí)的問(wèn)題情境中,通過(guò)師生互動(dòng),讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),親身體驗(yàn)達(dá)到目標(biāo)的全過(guò)程?！板^”就是提出的情境問(wèn)題,學(xué)生在老師的引導(dǎo)下通過(guò)探錨、解錨、起錨一步步解決情境問(wèn)題的過(guò)程為“拋錨”。學(xué)習(xí)任務(wù)一對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)人類居住的地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),同時(shí)又在自轉(zhuǎn)。地球到太陽(yáng)的距離約1.5×108km,而地球的直徑只有約1.3×104km。(1)研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),能否將地球看成質(zhì)點(diǎn)?為什么?提示:不能;研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),地球的大小、形狀不能忽略。(2)研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),能否將地球看成質(zhì)點(diǎn)?為什么?提示:可以;關(guān)注整體的運(yùn)動(dòng),地球大小相比地球到太陽(yáng)的距離小得多。(3)一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由物體本身決定的,還是由研究的問(wèn)題決定的?同一物體能否看成質(zhì)點(diǎn)的依據(jù)是什么?提示:由研究的問(wèn)題決定;每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)能否代替整體的運(yùn)動(dòng)。解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括1.對(duì)物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件的兩點(diǎn)理解(1)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題無(wú)影響,或者有影響但可以忽略不計(jì)時(shí),可將物體看成質(zhì)點(diǎn)。(2)當(dāng)物體上各部分的運(yùn)動(dòng)情況完全相同時(shí),物體上任何一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況都能反映該物體的運(yùn)動(dòng),一般可以將該物體看成質(zhì)點(diǎn),但不一定總是能看成質(zhì)點(diǎn)。2.質(zhì)點(diǎn)的研究方法——“物理模型”(1)物理模型是指在物理研究中,突出問(wèn)題的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型,是物理學(xué)經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法,質(zhì)點(diǎn)就是典型的物理模型之一。(2)物理模型作為一種理想化模型,是為了研究問(wèn)題方便而對(duì)實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)抽象,實(shí)際中并不存在。起錨——典題突破學(xué)以致用【典例1】(2024·浙江1月選考)杭州亞運(yùn)會(huì)順利舉行,如圖所示為運(yùn)動(dòng)會(huì)中的四個(gè)比賽場(chǎng)景。在下列研究中可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)的是 ()A.研究甲圖運(yùn)動(dòng)員的入水動(dòng)作B.研究乙圖運(yùn)動(dòng)員的空中轉(zhuǎn)體姿態(tài)C.研究丙圖運(yùn)動(dòng)員在百米比賽中的平均速度D.研究丁圖運(yùn)動(dòng)員通過(guò)某個(gè)攀巖支點(diǎn)的動(dòng)作【解析】選C。研究甲圖運(yùn)動(dòng)員的入水動(dòng)作時(shí),運(yùn)動(dòng)員的形狀和體積對(duì)所研究問(wèn)題的影響不能夠忽略,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員不能夠看為質(zhì)點(diǎn),故A錯(cuò)誤;研究乙圖運(yùn)動(dòng)員的空中轉(zhuǎn)體姿態(tài)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的形狀和體積對(duì)所研究問(wèn)題的影響不能夠忽略,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員不能夠看為質(zhì)點(diǎn),故B錯(cuò)誤;研究丙圖運(yùn)動(dòng)員在百米比賽中的平均速度時(shí),運(yùn)動(dòng)員的形狀和體積對(duì)所研究問(wèn)題的影響能夠忽略,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員能夠看為質(zhì)點(diǎn),故C正確;研究丁圖運(yùn)動(dòng)員通過(guò)某個(gè)攀巖支點(diǎn)的動(dòng)作時(shí),運(yùn)動(dòng)員的形狀和體積對(duì)所研究問(wèn)題的影響不能夠忽略,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員不能夠看為質(zhì)點(diǎn),故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,四輪馬達(dá)納米車是用納米技術(shù)制造的一種新型藥物輸送系統(tǒng),它可以在血管中穿行而不會(huì)受到人體免疫系統(tǒng)的攻擊。下列情況中可以把納米車看作質(zhì)點(diǎn)的是 ()A.研究納米車的組成時(shí)B.研究納米車運(yùn)動(dòng)的快慢時(shí)C.研究納米車如何治療疾病時(shí)D.研究納米車馬達(dá)的工作時(shí)【解析】選B。研究納米車的組成時(shí),要研究納米車的結(jié)構(gòu)、形狀與大小,所以不能將納米車看作質(zhì)點(diǎn),A錯(cuò)誤;研究納米車運(yùn)動(dòng)的快慢時(shí),可以忽略納米車的形狀和大小,可將納米車看作質(zhì)點(diǎn),B正確;研究納米車如何治療疾病時(shí),要考慮納米車的動(dòng)作,不能用一個(gè)點(diǎn)代替,C錯(cuò)誤;研究納米車馬達(dá)的工作時(shí),馬達(dá)的形狀不能忽略,故不能將納米車看作質(zhì)點(diǎn),D錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)任務(wù)二參考系探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)空中加油機(jī)是給飛行中的戰(zhàn)機(jī)及直升機(jī)補(bǔ)加燃料的飛機(jī),其作用可使受油機(jī)增大航程,延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間,增加有效載重,以提高航空兵的作戰(zhàn)能力。(1)在空中加油機(jī)看來(lái),戰(zhàn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的?提示:靜止的,加油時(shí)需要保持相對(duì)靜止。(2)從地面上的人看來(lái),空中加油機(jī)和戰(zhàn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的?提示:高速飛行。(3)通過(guò)上面的例子說(shuō)明,對(duì)于同一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體,如果選取不同的參考系,所得結(jié)果怎樣?提示:結(jié)果可能不同也可能相同。解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括參考系的四個(gè)特性標(biāo)準(zhǔn)性用來(lái)作為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)于參考系而言任意性參考系的選取具有任意性,但應(yīng)以觀察方便和運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)潔、方便為原則差異性同一運(yùn)動(dòng)選擇不同的參考系,觀察結(jié)果一般不同統(tǒng)一性比較不同物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)該選擇同一參考系。起錨——典題突破學(xué)以致用【典例2】(2024·鄭州高一檢測(cè))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(yùn)動(dòng)會(huì)火炬?zhèn)鬟f中,觀察到同一地點(diǎn)的旗幟和甲、乙兩火炬手所傳遞的圣火火焰如圖所示。關(guān)于甲、乙兩火炬手相對(duì)于靜止旗桿的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.甲、乙兩火炬手一定都在向右運(yùn)動(dòng)B.甲、乙兩火炬手一定都在向左運(yùn)動(dòng)C.甲火炬手一定向右運(yùn)動(dòng),乙火炬手一定向左運(yùn)動(dòng)D.甲火炬手可能靜止,乙火炬手一定向左運(yùn)動(dòng)【解析】選D。根據(jù)旗幟的飄動(dòng)情況可知風(fēng)向左吹。甲火炬手所傳遞的圣火火焰向左飄,所以甲火炬手可能相對(duì)于旗桿靜止,也可能向右運(yùn)動(dòng),還可能向左運(yùn)動(dòng),但此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度比風(fēng)速小;乙火炬手所傳遞的圣火火焰向右飄,表明乙火炬手一定相對(duì)于旗桿向左運(yùn)動(dòng),且運(yùn)動(dòng)速度比風(fēng)速大,D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】古代文人給我們留下了大量?jī)?yōu)美的詩(shī)篇,在這些詩(shī)篇中,不乏描述物理現(xiàn)象、揭示物理規(guī)律的詩(shī)句。下列詩(shī)詞所描繪的情景中,包含以流水為參考系的是 ()A.長(zhǎng)江一帆遠(yuǎn),落日五湖春B.天門中斷楚江開,碧水東流至此回C.人從橋上過(guò),橋流水不流D.飛流直下三千尺,疑是銀河落九天【解析】選C?！伴L(zhǎng)江一帆遠(yuǎn),落日五湖春”是以地面作為參考系,A錯(cuò)誤;“天門中斷楚江開,碧水東流至此回”是以地面作為參考系,B錯(cuò)誤;“人從橋上過(guò)”是以地面作為參考系,“橋流水不流”是以流水作為參考系,C正確;“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”是以大地作為參考系,D錯(cuò)誤。隨堂檢測(cè)·自我診斷1.(對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解)關(guān)于質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是 ()A.只有體積很小的物體才能看作質(zhì)點(diǎn)B.在太空中進(jìn)行飛船對(duì)接的航天員觀察該飛船,可把飛船看作質(zhì)點(diǎn)C.從地球上的控制中心跟蹤觀察在太空中飛行的宇宙飛船,可把飛船看作質(zhì)點(diǎn)D.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的模型,實(shí)際并不存在,所以引入這個(gè)概念沒有多大意義【解析】選C。當(dāng)物體的體積和形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì)時(shí),物體可以看為質(zhì)點(diǎn),物體能否看為質(zhì)點(diǎn)與體積的大小無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;在太空中進(jìn)行飛船對(duì)接的航天員觀察該飛船時(shí),飛船的形狀和體積對(duì)所研究問(wèn)題的影響不可以忽略不計(jì),此時(shí)不能將飛船看為質(zhì)點(diǎn),故B錯(cuò)誤;從地球上的控制中心跟蹤觀察在太空中飛行的宇宙飛船時(shí),飛船的形狀和體積能夠忽略不計(jì),此時(shí)飛船能夠看為質(zhì)點(diǎn),故C正確;質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的模型,實(shí)際并不存在,但是引入質(zhì)點(diǎn)這一概念能夠簡(jiǎn)化所研究的問(wèn)題,即引入質(zhì)點(diǎn)這一概念有很大的意義,故D錯(cuò)誤。2.(對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解)杭州第19屆亞運(yùn)會(huì)上,中國(guó)女排以3比0戰(zhàn)勝日本隊(duì)獲得冠軍。下列關(guān)于女排比賽中的研究對(duì)象,可以視為質(zhì)點(diǎn)的是 ()A.研究女排比賽中運(yùn)動(dòng)員扣球的動(dòng)作時(shí)B.確定運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)上的位置時(shí)C.研究運(yùn)動(dòng)員比賽中發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球時(shí)D.確定排球是否落在邊界線內(nèi)時(shí)【解析】選B。能夠作為質(zhì)點(diǎn)的條件是物體的大小和形狀相對(duì)于研究問(wèn)題而言可以忽略不計(jì),所以關(guān)于女排比賽中的研究對(duì)象,確定運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)上的位置時(shí)可以視為質(zhì)點(diǎn)。故選B。3.(參考系的選取)(多選)下列有關(guān)運(yùn)動(dòng)的描述中,參考系的選取符合描述的是 ()A.詩(shī)句“明月松間照,清泉石上流”是以“清泉”作為參考系的B.“錢塘觀潮時(shí),觀眾只覺得潮水撲面而來(lái)”,是以“潮水”為參考系的C.“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過(guò)萬(wàn)重山”是以“萬(wàn)重山”為參考系的D.升國(guó)旗時(shí),觀察到國(guó)旗冉冉升起,觀察者是以“旗桿”為參考系的【解析】選C、D。詩(shī)句“明月松間照,清泉石上流”,研究對(duì)象是“清泉”,參考系不是“清泉”本身,故A錯(cuò)誤;“錢塘觀潮時(shí),觀眾只覺得潮水撲面而來(lái)”,研究對(duì)象是“潮水”,參考系不是“潮水”本身,而是以觀眾自己為參考系,故B錯(cuò)誤;“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過(guò)萬(wàn)重山”,研究對(duì)象是“輕舟”,參考系是“萬(wàn)重山”,故C正確;升國(guó)旗時(shí),觀察到國(guó)旗冉冉升起,研究對(duì)象是“國(guó)旗”,由于旗桿和上升的國(guó)旗二者相對(duì)位置發(fā)生改變,則觀察者可以以“旗桿”為參考系,故D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(參考系的選取)小梅乘汽車去姥姥家度假,汽車行駛在平直公路上,小梅透過(guò)車窗看去感覺電線桿