2019-2020年高中物理第一章运动的描述第1节质点参考系空间时间教学案教科版必修1 1．质点是指不考虑物体的大小和形状，用来代替物体的有质量的点。2．参考系是指为了描述物体的运动而假定为静止不动的物体。3．任何物体的运动都是在空间和时间中进行的，在时间轴上的一个点表示时刻，一段距离表示时间。一、机械运动 质点1．机械运动(1)定义：一个物体相对于另一个物体位置的改变。(2)运动的绝对性和静止的相对性：运动是绝对的，静止是相对的，当一个物体相对于另一个物体没有发生位置变化，我们说这个物体是静止的。2．质点(1)定义：用来代替物体的有质量的点。(2)将物体看做质点的条件：如果被研究物体的形状、大小在所讨论的问题中可以忽略，就可把整个物体看做质点。二、参考系1．定义要确定一个物体的位置并描述其运动情况时，被选定作为参考的其他物体。2．参考系的意义对同一个物体的运动，选择不同的参考系，观察到的物体运动情况往往不同，因此要描述一个物体的运动，必须首先选择参考系。三、空间 时间 时刻1．空间指物体赖以存在的地方或变动范围。
2．时间指物体在某处存在或变动过程的长短。3．时刻指物体运动的某一瞬时，在时间坐标轴上用一个点表示。1．自主思考——判一判(1)很大的物体不能看成质点，很小的物体才能看成质点。(×)(2)参考系一定选静止不动的物体。(×)(3)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(×)(4)比较两个物体的运动情况时可选择不同的参考系。(×)(5)时间间隔是指较长的一段时间，时刻是指较短的一段时间。(×)(6)第2s内和前2s内指的是不相等的两段时间。(√)2．合作探究——议一议(1)研究一列火车从北京到上海的路程，火车能否看做质点？研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车能否看做质点？研究火车发动机、传动机构及车轮的转动时，火车能否看做质点？图111[提示] 研究一列火车从北京到上海运动的路程，火车可以看做质点；研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车的长度与桥梁的长度相比较不能忽略，火车不能看做质点；研究火车发动机、传动机构及车轮的转动，火车不能看做质点。(2)我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选择谁为参考系？我们坐在车里，描述车里同学的运动时，一般选择谁为参考系？[提示] 我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选地面为参考系。我们坐在车里，描述车里同学的运动时，一般选汽车为参考系。(3)李爷爷起床后外出晨练，在公园遇到张爷爷。“您这么早！练多长时间了？”“十五分钟左右吧。现在是什么时间？”张爷爷说。“大约六点。”李爷爷说。对话中两个“时间”，哪个是“时间”，哪个是“时刻”？
[提示] 第一个是时间，第二个是时刻。“练多长时间”，是指时间间隔；“现在是什么时间”指的是一个瞬间，所以是指时刻。对质点的理解1．对质点的认识(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别。(2)质点是一种“理想化模型”。2．如何理解理想化模型(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，突出事物的主要特征而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。[典例] 第二届夏季青年奥林匹克运动会于xx年8月在南京举行，共设26个比赛项目中，可将运动员视为质点的是( )[思路点拨] 一个物体能否看成质点，要看物体的大小和形状对研究问题的影响是否可以忽略。[解析] 马拉松比赛时，由于长路程，运动员的大小形状可以忽略，可以看成质点，故A正确；跳水时，人们要关注运动员的动作，故运动员的大小形状不能忽略，不能看成质点，故B错误；击剑时要注意运动员的肢体动作，不能看成质点，故C错误；体操中主要根据运动员的肢体动作评分，故不能忽略大小和形状，故不能看成质点，故D错误。[答案] A判断一个物体能否看成质点的思路(1)判断研究问题的性质，即需要关注的要素是什么。(2)假设物体的形状、大小被忽略，关注的要素是否受影响。
(3)若关注的要素不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点。 1．下列关于质点的说法中，正确的是( )A．只要是体积很小的物体都可以被看成质点B．只要是质量很小的物体都可以被看成质点C．质量很大或体积很大的物体都一定不能被看成质点D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以被看成质点，有时不能被看成质点解析：选D 质点是指在研究物体的运动时，根据研究的需要忽略物体的大小和形状，而突出物体具有质量这个要素，把物体简化为一个有质量的物质点，是实际物体的一种理想化的模型。一个物体能否被看成质点，是由物体的大小和形状对所研究问题的影响程度决定的，与物体的质量和体积的大小无关，所以正确选项为D。2．在下列诗句中，加着重号的字表示的物体可以看成质点的是( )A．大漠孤烟直，长河落日圆B．两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山C．天接云涛晓晓雾，星河欲转千帆舞D．天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊解析：选B 长河落日圆，描写日圆，太阳大小和形状不能忽略，故不能看成质点，故A错误；两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山，轻舟的大小可以忽略不计，故可以简化为质点，故B正确；星河欲转千帆舞，描写帆的动作，故不能看成质点，故C错误；风吹草低见牛羊，草的大小不能忽略，故不能看成质点，故D错误。3．(多选)下列说法中正确的是( )A．研究飞机从成都开往北京所用的时间时，飞机可视为质点B．研究飞机螺旋桨的转动情况时，可将飞机视为质点C．研究火车过长江大桥所用的时间时，可将火车视为质点D．研究汽车过长江大桥所用的时间时，可将汽车视为质点解析：选AD 实际的物体能否视为质点应视具体情况而定，并不是绝对的。A中飞机的大小对所研究的问题无影响，故可视为质点。B中的飞机螺旋桨只是飞机的一部分，飞机的大小不能忽略不计，因此飞机不能视为质点。C中火车过桥时，火车的长度会影响火车过桥的时间，故火车不能视为质点。D中汽车过桥时，汽车的长度远远小于桥的长度，汽车的长度对汽车过桥的时间的影响非常小，故汽车可视为质点。A、D正确。对参考系的理解
1．参考系的选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。2．参考系的四个性质标准性用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的任意性参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动的描述尽可能简单为原则统一性比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系差异性同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同[典例] 如图112所示，由于风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是( )图112A．A船肯定是向左运动的B．A船肯定是静止的C．B船肯定是向右运动的D．B船可能是静止的[审题指导](1)由河岸上的旗帜飘向判断风向。(2)从船上的旗帜飘向结合风向判断船的运动方向。[解析] (1)A船运动情况的确定：由题图知A船与河岸上的旗帜均向右飘，则相对于风，A船、河岸都具有向左的运动速度，所以A船可能相对河岸静止，也可能以任意速度向左运动，还有可能以比风速小的速度向右运动。A、B错误。(2)B船运动情况的确定：B船中旗帜向左飘，表明B船只能向右运动，且速度大于风速，C对，D错。[答案] C参考系的确定和应用问题，往往与物体的相对运动相结合。分析和求解实际问题，必须明确只有选定参考系后，才能确定物体是否运动，运动得快还是慢。选择的参考系不同，则对同一物体运动的描述所作出的结论也不同。巧妙选取参考系，能使我们更方便地处理相对运动问题。一般应根据研究对象和研究对象所在的系统选取参考系，虽然参考系的选取是任意的，但是一定要以能方便、简洁地描述物体的运动为准则。判断物体运动或静止的一般步骤：①确定研究对象；②根据题意选取参考系；③分析被研究的物体相对于参考系有没有发生位置变化。
1．诗句“满眼波光多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )A．船和山 B．山和船C．地面和山D．河岸和流水解析：选A 参考系是为了研究问题的方便而假定不动的物体，在本题中作者和山之间的距离逐渐减小，而作者认为自己静止不动，从而“看山恰似走来迎”，故此现象选择的参考系是自己或者船与船上静止不动的物体。但实际上船是运动的，所谓是“船行”选择的参考系是河岸、山或者地球上相对地球静止不动的其他物体，故选A。2.如图113所示，我国空军在进行空中加油训练。大型加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行。下列说法中正确的是( )图113A．选地面为参考系，受油机是静止的B．选地面为参考系，加油机是静止的C．选加油机为参考系，受油机是运动的D．选加油机为参考系，受油机是静止的解析：选D 选地面为参考系，受油机是运动的，故A错误；选地面为参考系，加油机是运动的，故B错误；加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行，选加油机为参考系，受油机是静止的。故C错误，D正确。3．(多选)热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降。那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是( )A．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙停在空中B．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速下降，且v丙＞v甲C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速上升D．以上说法均不对解析：选AC 楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙＞v甲。甲看到丙匀速上升，有3种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v甲。丙看到乙匀速下降，也有3种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v乙。综上所述，A、C正确。对时间和时刻的理解
1．时间间隔与时刻的区别与联系时间间隔时刻区别物理意义两时刻间间隔某一瞬时时间轴上的表示方法时间轴上的一段线段表示一段时间时间轴上的一个点表示一个时刻表示方法“3秒内”“前3秒内”“后3秒内”“第1秒内”“第1秒到第3秒”等均指时间间隔“3秒末”“第3秒末”“第4秒初”“八点半”等均指时刻联系两个时刻的间隔即为时间间隔，即Δt＝t2－t12．时刻与时间间隔在时间轴上的标示各时间间隔与时刻如图114所示：图1141．关于时刻和时间，下列说法正确的是( )A．作息时间表上的数字均表示时间B．1min只能分成60个时刻C．手表上指针指示的是时间D．“宁停三分，不抢一秒”指的是时间解析：选D 作息时间表上的数字表示的是起床、就餐、上下课的时刻，A错。1min能分成无数多个时刻，B错。手表上指针指示的是时刻，C错。“宁停三分，不抢一秒”指的是时间，D对。2．如图115所示是表示时间的坐标轴，请思考讨论：图115(1)图中A点和B点的意义是什么？(2)AB之间的线段表示什么？(3)“第六秒内”在图中怎样表示？(4)“第二秒末”和“第三秒初”在图中怎么表示？它们是同一时刻吗？答案：(1)A点和B点是两个时刻。(2)AB之间的线段表示时间，且时间为1s。(3)5～6之间的线段表示第六秒内。(4)表示“第二秒末”和“第三秒初”的都是数字2所在的点，是同一时刻。
1．在不需要考虑物体本身大小和形状时，可以把物体简化为一个有质量的点，即质点。物理学中，把这种在原型的基础上，突出问题的主要方面，忽略次要方面，经过科学抽象来研究问题的方法称为( )A．控制变量法 B．理想模型法C．等效代替法D．类比法答案：B2．下列说法中表示时间的是( )A．上午8点上课B．夜半钟声到客船C．火车7：00出发D．乘火车从成都到重庆需要2小时解析：选D 时刻是一瞬间，在时间轴上用一点表示；时间是两时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示，故A、B、C项表示时刻，D项表示时间。3．下面关于质点的正确说法有( )A．计算火车通过站台的时间可把火车看成质点B．研究沿地面翻滚前进的体操运动员的动作可把运动员看成质点C．蚂蚁很小，可把蚂蚁看成质点D．研究地球的公转时可把地球看成质点解析：选D 火车站台与火车大小可以比较，不能将火车看成质点，A错。翻滚前进的运动员的不同部位运动不同，不能将其视为质点，B错。物体的大小不是判断它是否能视为质点的条件，C错。绕太阳公转的地球大小远小于它与太阳间的距离，此时的地球可看做质点，D对。4．(多选)下列说法中正确的是( )A．被选为参考系的物体是假定不动的B．一乘客在车厢内走动的时候，他就说车是运动的C．研究地面上物体的运动，必须选取地面为参考系D．质点运动的轨迹是直线还是曲线，与参考系的选取有关
解析：选AD 宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中，被选为参考系的物体是假定不动的，所以选项A正确。物体是运动还是静止，是相对于参考系而言的，在车厢内走动的乘客，在没有明确参考系之前就说车是运动的，是错误的，所以选项B错误。研究物体的运动时，参考系是可以任意选取的，所以选项C错误。同一物体的运动，选择不同的参考系所观察到的轨迹可能不同，D正确。5．(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是( )A．物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻B．物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间C．物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间D．第4s末就是第5s初，指的是时刻解析：选ACD 画时间轴如图所示，5s时指的是5s末这一时刻，5s内指的是0～5s这一段时间，第5s内指的是在4s末到5s末这1s的时间，第4s末和第5s初是同一时刻。故A、C、D正确。6．某校高二部分学生分别乘两辆汽车从学校出发去敬老院做义工。两辆汽车在平直的公路上运动，甲车内一同学看见前面的乙车向东运动，此时乙车内的同学看见路旁的树木向西移动。如果以地面为参考系，那么上述观察说明( )A．两车都向东运动，但甲车运动快B．两车都向东运动，但乙车运动快C．两车都向西运动，但甲车运动快D．两车都向西运动，但乙车运动快解析：选B 因乙车看到路旁的树木向西，则说明乙相对地面在向东运动；而甲车中的同学看到乙车在向东，则说明甲车的速度小于乙车的速度，故B正确。7．(多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。这样，当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进，离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法中正确的是( )A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点C．无论研究什么问题都可以把子弹看做质点D．能否将子弹看做质点，取决于我们所研究的具体问题解析：选BD 在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因而不可以把子弹看做质点，选项A错误；但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可以忽略，可以看做质点，故选项B、D正确，C错误。
8．太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象。但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。要看到这一现象需满足的条件是( )A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大解析：选C 由于我们习惯以地球为参考系，因地球自西向东自转，通常看到的自然现象是太阳从东边升起、西边落下，旅客要看到太阳从西边升起的奇妙现象，太阳此时一定在西方，才可能从西边升起，所以一定是在傍晚，A、B错；在傍晚时太阳正在向西方落下，要产生太阳升起的感觉，只有飞机“下落”速度大于太阳相对于地球的速度才能产生这种效果，即飞机向西飞行的速度大于太阳向西的速度，所以C对。9．(多选)无人战斗机由无人侦察机发展而来，但其复杂程度远高于无人侦察机，下列可将无人战斗机视为质点的是( )A．研究人员测试无人战斗机的飞行速度时B．研究人员观察无人战斗机飞行姿势、测各项技术参数时C．敌方确定无人战斗机位置时D．敌方欲对无人战斗机关键部位实施打击时解析：选AC 观察无人战斗机飞行速度或确定其位置时，无需考虑战斗机的大小和形状，可将其看成质点，A、C正确。而观察战斗机飞行姿势或确定其关键部位时，都必须考虑其大小和形状，故不能看成质点，B、D错误。10．如图1所示，飞机上的人和地面上的人观察跳伞者的运动情况，得出不同的结果，下列说法中正确的是( )图1A．飞机上的人看跳伞者是静止的B．飞机上的人看跳伞者始终在飞机的后方C．地面上的人看跳伞者在做曲线运动D．地面上的人看跳伞者在做直线运动
解析：选C 从飞机上看，就是以飞机为参考系，由于跳伞者在水平方向上的运动速度与飞机相同，所以飞机上的人看到跳伞者竖直向下运动，即做直线运动，A、B错误。从地面上看，就是以地面为参考系，这时跳伞者除了做竖直向下的运动，还做水平方向的运动，其轨迹为曲线，如同在地面上某一高度水平抛出一小石块的轨迹，故C正确，D错误。11．如图2所示为撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。讨论并回答下列问题，体会质点模型的建立过程。图2(1)教练针对训练录像纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？(2)分析运动员的助跑速度时，能否将运动员看成质点？(3)测量运动员所跳高度(判定运动员是否打破世界纪录)时，能否将运动员看成质点？解析：(1)不能，纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)。(2)能，分析运动员的助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)。(3)能，理由同(2)。答案：(1)不能 (2)能 (3)能12．某人在河中划船逆流航行，经过A地时草帽落入水中，半小时后他才发觉，此时船已行至B点，于是他立即掉转船头追赶，在A点下游5.4km处的C点追上，该船相对水流的速率v1不变，求水流速率v2。解析：该题如果取地面为参考系，运动过程复杂，易造成思维混乱而出错。这时我们不妨逆向思维，把流动的水看做是静止的，并取水为参考系，则船相对于水和水中的草帽将以速率v1先背离运动半小时后，立即返回到追上草帽时也只需半小时，所以从草帽落水到追上草帽共历时1小时，即水流速率为v2＝＝m/s＝1.5m/s。答案：1.5m/s
微信/支付宝扫码支付