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

PAGEPAGE12第1節(jié)質(zhì)點參考系課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)形成1.理解質(zhì)點的概念,知道質(zhì)點是一種志向化模型,并可以推斷物體是否可以看作質(zhì)點2.理解參考系的概念,知道運(yùn)動具有相對性3.能正確選擇參考系分析物體的運(yùn)動1.物理觀念:知道將物體抽象為質(zhì)點的條件,能將特定實際情境中的物體抽象成質(zhì)點2.科學(xué)思維:體會建構(gòu)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(yùn)動員每一次的投籃命中都在為觀眾們奉獻(xiàn)著精彩表演。在探討運(yùn)動員投籃瞬間籃球的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動狀況,可以影響其在空中運(yùn)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(jìn)籃筐的軌跡時,可以忽視其形態(tài)和大小。2.坐在火車?yán)?看到對面的火車緩緩開動,等到站臺出現(xiàn),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(zhì)點1.質(zhì)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(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(xué)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(xué)探討方法。質(zhì)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(yùn)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(jié)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(yùn)動的物體。1.很小的物體肯定能看成質(zhì)點。(?)2.做直線運(yùn)動的物體肯定能看成質(zhì)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(yùn)動,一般建立直線坐標(biāo)系。(√)要點一質(zhì)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(zhuǎn)動。關(guān)注哪些問題時列車可以被看作質(zhì)點,關(guān)注哪些問題時列車不能被看作質(zhì)點?提示:(1)可以視為質(zhì)點的狀況:探討高鐵從甲地到乙地的運(yùn)動時間(甲、乙兩地間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于列車的長度)。(2)不能視為質(zhì)點的狀況:①探討高鐵經(jīng)過大橋的時間(列車的長度不能忽視);②探討高鐵車輪的轉(zhuǎn)動。1.質(zhì)點的特點2.對質(zhì)點的理解科學(xué)抽象質(zhì)點是對實際物體的科學(xué)抽象,是一種志向化模型,真正的質(zhì)點是不存在的可看作質(zhì)點的條件一個物體能否被看作質(zhì)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(zhì)點;相反,若是主要因素,即使物體很小,也不能看作質(zhì)點質(zhì)點與幾何中的“點”的區(qū)分質(zhì)點是對實際物體進(jìn)行科學(xué)抽象的模型,有質(zhì)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(jìn)行的一種科學(xué)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(nèi)對客觀存在的困難事物的一種近似反映,是物理學(xué)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(yùn)動會將于2024年在日本東京實行。東京成為奧運(yùn)史上第一個舉辦兩次奧運(yùn)會的亞洲城市。在評判下列運(yùn)動員的競賽成果時,運(yùn)動員可視為質(zhì)點的是()答案A馬拉松競賽時,由于路程長,運(yùn)動員的體形可以忽視,可以將其視為質(zhì)點,故選項A符合題意;跳水時,評委要關(guān)注運(yùn)動員的動作,所以不能將運(yùn)動員視為質(zhì)點,故選項B不符合題意;擊劍時,評委要視察運(yùn)動員的肢體動作,不能將其視為質(zhì)點,故選項C不符合題意;體操競賽時,評委主要依據(jù)體操運(yùn)動員的肢體動作進(jìn)行評分,所以不能將其視為質(zhì)點,故選項D不符合題意。易錯提示質(zhì)點概念推斷的誤區(qū)1.關(guān)鍵詞錯誤,“在肯定條件下物體可以看作質(zhì)點”而不是“物體是質(zhì)點”。2.“質(zhì)點”不同于幾何中的“點”,質(zhì)點有物體的全部質(zhì)量,而幾何中的點沒有質(zhì)量。3.不能說“平動的物體肯定能看作質(zhì)點,轉(zhuǎn)動的物體肯定不能看作質(zhì)點”,關(guān)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(zhì)點,轉(zhuǎn)動的物體有時也能看作質(zhì)點。針對訓(xùn)練12024年9月29日,女排世界杯上,中國女排姑娘以11勝0負(fù)的傲人戰(zhàn)績勝利衛(wèi)冕本屆世界杯。下列關(guān)于女排競賽中的探討對象,可以視為質(zhì)點的是()A.探討女排競賽中選手扣球的動作時B.確定運(yùn)動員在球場上的位置時C.探討運(yùn)動員競賽中發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球時D.確定落在邊線處排球是否為界內(nèi)時答案B探討女排競賽中選手扣球動作時,運(yùn)動員的體形對探討結(jié)果有較大影響,因此運(yùn)動員不行被視為質(zhì)點,但探討運(yùn)動員在球場上的位置時可將運(yùn)動員視為質(zhì)點,A錯誤,B正確;在探討發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球和排球落點是否在邊線界內(nèi)時球的大小對探討結(jié)果的影響不行忽視,因此,不能被視為質(zhì)點,C、D均錯誤。針對訓(xùn)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(jī)起飛時,可以把航空母艦看作質(zhì)點B.探討“玉兔”號與“嫦娥”分別過程中“玉兔”一連串技術(shù)含量極高的“慢動作”時,可以把“玉兔”號看作質(zhì)點C.探討“玉兔”號巡察器巡察月球時的運(yùn)動軌跡時,可以把巡察器看作質(zhì)點D.探討自行車的運(yùn)動時,因為車輪在轉(zhuǎn)動,所以無論什么狀況下,自行車都不能被看成質(zhì)點答案C視察“遼寧艦”航空母艦上的“殲-15”戰(zhàn)斗機(jī)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(zhì)點,故A錯誤;探討“嫦娥”“玉兔”兩器分別過程中的技術(shù)動作時,不能把“玉兔”看成質(zhì)點,故B錯誤;探討“玉兔”號巡察器巡察月球時的運(yùn)動軌跡時,巡察器的大小和形態(tài)能忽視,可看成質(zhì)點,故C正確;探討自行車的運(yùn)動時,若探討自行車的平動,自行車可以被看成質(zhì)點,故D錯誤。要點二參考系的理解和應(yīng)用地面上的人看到飛機(jī)在高空快速飛行,此時飛機(jī)中的乘務(wù)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(jī)在高空快速飛行,是以地面作為參考系;飛機(jī)中正在溝通的乘務(wù)員與乘客彼此看對方卻是靜止的,他們是以飛機(jī)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(yùn)動首先要選擇一個參考系,以此為標(biāo)準(zhǔn)來衡量物體是運(yùn)動還是靜止的,參考系一旦確定,對物體運(yùn)動的描述也是唯一確定的。一個物體是運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(guān)于甲、乙兩火炬手相對于靜止旗桿的運(yùn)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(yùn)動B.甲、乙兩火炬手肯定都在向左運(yùn)動C.甲火炬手肯定向右運(yùn)動,乙火炬手肯定向左運(yùn)動D.甲火炬手可能停止了運(yùn)動,乙火炬手肯定向左運(yùn)動答案D依據(jù)旗幟的飄動狀況可知風(fēng)向左吹。甲火炬手所傳遞的圣火火焰向左飄,所以甲火炬手相對于旗桿可能靜止,也可能向右運(yùn)動,還可能向左運(yùn)動,但此時的運(yùn)動速度比風(fēng)速小;乙火炬手所傳遞的圣火火焰向右飄,表明乙火炬手相對于旗桿肯定向左運(yùn)動,且運(yùn)動速度比風(fēng)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(xiàn)象中,什么物體是運(yùn)動的,什么物體是靜止的,靜止的物體可能就是參考系假設(shè)法假設(shè)以某物體為參考系,看對物體運(yùn)動的描述是否與視察到的結(jié)果一樣。若一樣,該物體可能就是參考系針對訓(xùn)練3(多選)隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展,電梯越來越多地出現(xiàn)在人們生活中,為大家?guī)砹丝旖莺捅憷６^光電梯是適應(yīng)人們的進(jìn)一步需求而產(chǎn)生的,乘坐人員可以觀看電梯外面的景色,享受現(xiàn)代設(shè)施帶來的視覺快感。正在乘坐電梯下樓的一位同學(xué)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(yùn)動”狀況,下列說法正確的是()A.樓只能是靜止的,不行能運(yùn)動B.樓實際在運(yùn)動,不行能真的靜止C.看到樓在運(yùn)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(yùn)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(xùn)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(yùn)動員是靜止的,而模糊的背景是運(yùn)動的,攝影師用自己的方法表達(dá)了運(yùn)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(yùn)動員以相同的速度運(yùn)動,攝影師以自己為參考系視察,這樣滑雪運(yùn)動員就是靜止的,背景就是“運(yùn)動”的,由此可知C項正確。1.物理學(xué)中的“質(zhì)點”是一種志向化模型,探討下列物體的運(yùn)動時,探討對象可視為質(zhì)點的是()A.探討運(yùn)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(shù)答案C運(yùn)動員在跳高過桿時,要看運(yùn)動員的動作是否符合要求,所以此時不能將運(yùn)動員看成質(zhì)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(zhì)點,選項C正確;探討乒乓球的接發(fā)球技術(shù)時,要考慮乒乓球的轉(zhuǎn)動狀況,不能將乒乓球看成質(zhì)點,選項D錯誤。2.2024年10月1日,70周年國慶閱兵飛機(jī)編隊,15架飛機(jī)保持隊形不變飛過觀禮臺。下列關(guān)于閱兵飛機(jī)編隊的說法正確的是()A.地面上的人看到飛機(jī)飛過,是以飛機(jī)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(jī)為參考系,其他飛機(jī)是靜止的D.以編隊中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)是運(yùn)動的答案C地面上的人看到飛機(jī)飛過,是以地面為參考系判定飛機(jī)的運(yùn)動,故A錯誤;飛行員看到觀禮臺向后拂過,是以飛機(jī)為參考系,故B錯誤;飛機(jī)編隊以整齊的隊形從天安門上空飛過,飛機(jī)之間的位置相對不變,所以以編隊中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)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(jī)上的另一飛行員甲和地面上的人乙視察跳傘飛行員的運(yùn)動后,引發(fā)了對跳傘飛行員運(yùn)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(jī)為參考系觀測的結(jié)果D.跳傘后飛行員曲線下落是以地面為參考系觀測的結(jié)果3.答案BCD甲、乙兩人的說法分別是以飛機(jī)和地面作為參考系探討跳傘飛行員運(yùn)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(jī)上跳傘的飛行員沿直線豎直下落,是另一飛行員甲以飛機(jī)為參考系看到的結(jié)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(xiàn)象,但在某些條件下,在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上,旅客可以看到太陽從西邊升起的奇異現(xiàn)象。這些條件是()A.時間必需是在早晨,飛機(jī)正在由東向西飛行,飛機(jī)的速度必需較大B.時間必需是在早晨,飛機(jī)正在由西向東飛行,飛機(jī)的速度必需較大C.時間必需是在傍晚,飛機(jī)正在由東向西飛行,飛機(jī)的速度必需較大D.時間必需是在傍晚,飛機(jī)正在由西向東飛行,飛機(jī)的速度不能太大4.答案C飛機(jī)在順著地球自轉(zhuǎn)方向運(yùn)動稱為東,逆著地球自轉(zhuǎn)方向運(yùn)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(yùn)動,若飛機(jī)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(yùn)動學(xué)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(yùn)動的兩個以上物體的運(yùn)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(dá)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(zhuǎn)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(dāng)于小船在靜止的水面上的速度),問題就相當(dāng)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(yuǎn)離后返回靠近救生圈,則遠(yuǎn)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(dá)標(biāo)訓(xùn)練—————————————1.利用無人機(jī)進(jìn)行航拍,地面操控者進(jìn)行以下操作時,能把無人機(jī)看成質(zhì)點的是()A.視察無人機(jī)通過一個標(biāo)記桿的時間B.調(diào)整無人機(jī)的飛行姿態(tài)C.調(diào)整無人機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼D.調(diào)整無人機(jī)與被攝物體的高度差1.答案D視察無人機(jī)經(jīng)過一個標(biāo)記桿的時間時,無人機(jī)的大小不能忽視,所以不行以看成質(zhì)點,所以A錯誤;調(diào)整無人機(jī)的飛行姿態(tài)時,無人機(jī)的大小不能忽視,所以不行以看成質(zhì)點,所以B錯誤;調(diào)整無人機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼時,不能看成質(zhì)點,否則無法看出機(jī)翼旋轉(zhuǎn),所以C錯誤;調(diào)整無人機(jī)與被攝物體的高度差時,無人機(jī)的大小和形態(tài)能忽視,能看作質(zhì)點,所以D正確。2.在下列問題中,地球可視為質(zhì)點的是()①探討地球繞太陽運(yùn)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(yùn)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(zhì)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(zhì)點;③探討東京和北京的時差,涉及地球的自轉(zhuǎn),地球的形態(tài)和大小不能忽視,地球不能看成質(zhì)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(zhì)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(yù)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(yùn)載火箭上的攝像頭視察到地面正在向下運(yùn)動,此時我們選取的參考系是()A.地面 B.運(yùn)載火箭C.放射架 D.放射場內(nèi)的樹木3.答案B探測器在地球放射場放射階段,通過運(yùn)載火箭上的攝像頭視察到地面正在向下運(yùn)動,說明地面相對火箭在向下運(yùn)動,故選擇的參考系是運(yùn)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?fàn)顟B(tài)所選擇的參考系是()A.座位上靜坐的旅客B.車廂內(nèi)走動的乘警C.鐵路旁聳立的高山D.車窗外經(jīng)過的站臺4.答案A水杯處于靜止?fàn)顟B(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(nèi)走動的乘警、鐵路旁聳立的高山、以及車窗外經(jīng)過的站臺都是運(yùn)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(dá)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(zhì)點C.以太陽為參考系,地球是運(yùn)動的D.以太陽為參考系,金星是運(yùn)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(guān)重要的作用,所以觀測“金星凌日”時不能將太陽看成質(zhì)點,選項B錯誤;以太陽為參考系,金星和地球都是運(yùn)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(jī)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(yùn)動的B.若以一字艦隊為參考系,圖甲中各艘艦艇是運(yùn)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(jī)是運(yùn)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(jī)是運(yùn)動的6.答案AC若以大海為參考系,題圖甲中各艘艦艇是運(yùn)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(jī)是運(yùn)動的,打算起飛的殲-15戰(zhàn)機(jī)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(shè)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(yùn)動軌