2021-2022學(xué)年高中物理人教版（2019）必修第一冊(cè) 第一章運(yùn)動(dòng)的描述1質(zhì)點(diǎn)參考系 學(xué)案2

PAGE第一章運(yùn)動(dòng)的描述本章素養(yǎng)概述〔情境導(dǎo)入〕我們生活在一個(gè)運(yùn)動(dòng)的世界之中，翱翔的雄鷹、呼嘯的飛機(jī)、轟鳴的戰(zhàn)車、遠(yuǎn)航的巨輪……從浩瀚的宇宙到微小的粒子，自然界中的一切物體，都在不停地運(yùn)動(dòng)。在這一章里，我們將初步學(xué)習(xí)、研究如何描述物體的運(yùn)動(dòng)?！矁?nèi)容提要〕機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本特征是空間位置隨時(shí)間發(fā)生變化，所以研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)就要從空間和時(shí)間兩個(gè)方面進(jìn)行，研究一種物理規(guī)律總是先從現(xiàn)象的描述入手，作為研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的第一章，主要從三個(gè)角度介紹了描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的相關(guān)基本概念：一是從運(yùn)動(dòng)的研究方法，介紹了質(zhì)點(diǎn)和參考系；二是從運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和空間延伸，介紹了時(shí)刻和時(shí)間間隔及位置和位移；三是從運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及變化，介紹了速度和加速度。本章還學(xué)習(xí)了用圖像來(lái)描述“位移”或“速度”隨時(shí)間變化的規(guī)律。本章重點(diǎn)：①知道質(zhì)點(diǎn)、位移、路程、速度、加速度等概念；②知道平均速度和瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系；③知道速度、速度的變化量和加速度之間的區(qū)別與聯(lián)系。本章難點(diǎn)：①速度、速度的變化量和加速度的區(qū)別與聯(lián)系；②x－t圖像及v－t圖像的理解及應(yīng)用?！矊W(xué)法指導(dǎo)〕學(xué)習(xí)本章要抓住兩個(gè)關(guān)鍵，一個(gè)是從物理學(xué)的角度明確相關(guān)概念引入的必要性，二是從數(shù)學(xué)的角度理解對(duì)運(yùn)動(dòng)屬性的描述方法。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，一定要注意聯(lián)系實(shí)際，采用一些直觀、形象的方法來(lái)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，從而把難度降到最低限度。另外，一定要領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的科學(xué)思維方法，如質(zhì)點(diǎn)模型的建立(理想化模型)、瞬時(shí)速度的概念(極限法)、加速度的定義(比值定義法)、用圖像描述物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等，并將學(xué)到的科學(xué)思維方法應(yīng)用到今后解決問(wèn)題的過(guò)程中，做到舉一反三、觸類旁通。1.質(zhì)點(diǎn)參考系目標(biāo)體系構(gòu)建明確目標(biāo)·梳理脈絡(luò)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解質(zhì)點(diǎn)的定義，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型。初步體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。2．理解把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件。3．理解參考系的概念，知道物體運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理·落實(shí)新知知識(shí)點(diǎn)1物體和質(zhì)點(diǎn)1．忽略物體的大小和形狀，將物體簡(jiǎn)化為一個(gè)具有__質(zhì)量__的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫作質(zhì)點(diǎn)。2．將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件(1)在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)物體的__大小__和__形狀__對(duì)所研究問(wèn)題的影響可忽略不計(jì)時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)。(2)物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況__完全相同__時(shí)，整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，該物體可看成質(zhì)點(diǎn)。3．質(zhì)點(diǎn)是一種__理想化__模型，實(shí)際并不存在。知識(shí)點(diǎn)2參考系1．定義：在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來(lái)作為_(kāi)_參考__的物體叫作參考系。2．選取原則：參考系可以__任意__選擇，一般以地面為參考系。但在具體問(wèn)題中，要考慮研究問(wèn)題的方便性。3．參考系對(duì)觀察結(jié)果的影響：選擇不同的參考系觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，觀察結(jié)果會(huì)有所__不同__。預(yù)習(xí)自測(cè)『判一判』(1)自然界中沒(méi)有絕對(duì)靜止的物體。(√)(2)很小的物體一定能看作質(zhì)點(diǎn)，較大的物體有時(shí)也能看作質(zhì)點(diǎn)。(×)(3)質(zhì)點(diǎn)是為了突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型。(√)(4)參考系必須選取地面或相對(duì)于地面靜止的其他物體。(×)(5)選取的參考系不同，對(duì)同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的描述也往往不同。(√)(6)“坐地日行八萬(wàn)里”所對(duì)應(yīng)的參考系是地面。(×)『選一選』下列奧運(yùn)會(huì)項(xiàng)目中記錄運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)時(shí)，可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)的是(D)解析：擊劍、蹦床、體操比賽時(shí)要注意運(yùn)動(dòng)員的肢體動(dòng)作，不能將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)；自行車比賽主要是看運(yùn)動(dòng)的快慢，運(yùn)動(dòng)員的大小和形狀可以忽略，能看作質(zhì)點(diǎn)。本題應(yīng)選D?！合胍幌搿辉谖覈?guó)古典小說(shuō)《鏡花緣》中有這樣一句話：“去年一陣大風(fēng)，把我院內(nèi)一口井忽然吹到籬笆外去?！睘槭裁础熬睍?huì)被“吹到籬笆外去”？解析：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的確定，關(guān)鍵取決于所選取的參考系。所選取的參考系不同，得到的結(jié)論也不相同。人之所以看到“井”會(huì)被“吹到籬笆外去”，說(shuō)明說(shuō)這句話的人是以籬笆為參考系的。課內(nèi)互動(dòng)探究細(xì)研深究·破疑解難探究理想化模型與質(zhì)點(diǎn)┃┃情境導(dǎo)入__■研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，能否將地球看作質(zhì)點(diǎn)，為什么？研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，能否將地球看作質(zhì)點(diǎn)，為什么？提示：研究地球的自轉(zhuǎn)時(shí)，需要考慮地球各部分運(yùn)動(dòng)情況的差異，不能看作質(zhì)點(diǎn)。研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)注的是地球整體的運(yùn)動(dòng)，可以將地球看作質(zhì)點(diǎn)。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．理想化模型(1)“理想化模型”是為了使研究的問(wèn)題得以簡(jiǎn)化或研究問(wèn)題方便而進(jìn)行的一種科學(xué)的抽象，實(shí)際并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的為出發(fā)點(diǎn)，突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范圍內(nèi)對(duì)客觀存在的復(fù)雜事物的一種近似反映，是物理學(xué)中經(jīng)常采用的一種研究方法。2．對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解(1)質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，其突出的特點(diǎn)是“具有質(zhì)量”，但是質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小、體積、形狀，它與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)區(qū)別。(2)質(zhì)點(diǎn)是一種“理想化模型”。3．實(shí)際物體可看成質(zhì)點(diǎn)的常見(jiàn)情況特別提醒物體能否被視為質(zhì)點(diǎn)，不是取決于物體的大小，而是看物體的形狀和大小對(duì)研究問(wèn)題的結(jié)果的影響是否可忽略。同一物體在不同的問(wèn)題情景中有的可視為質(zhì)點(diǎn)，有的則不能視為質(zhì)點(diǎn)。┃┃典例剖析__■典題1如圖所示，下列幾種情況下的物體，哪些可將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理(C)A．甲：研究正在吊起貨物的起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)B．乙：研究正在旋轉(zhuǎn)的硬幣的運(yùn)動(dòng)時(shí)C．丙：研究太空中宇宙飛船的位置時(shí)D．丁：研究轉(zhuǎn)動(dòng)的門的運(yùn)動(dòng)時(shí)思路引導(dǎo)：eq\x(\a\al(研究對(duì)象和,研究問(wèn)題))→eq\x(\a\al(形狀和大小對(duì),問(wèn)題有無(wú)影響))→eq\x(\a\al(確定能否,看成質(zhì)點(diǎn)))解析：A、B、D選項(xiàng)中的研究對(duì)象的大小、形狀忽略后，起重機(jī)、硬幣、門的運(yùn)動(dòng)將無(wú)法研究，故A、B、D選項(xiàng)中的研究對(duì)象不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)；C選項(xiàng)中宇宙飛船的大小、形狀忽略后，對(duì)于確定宇宙飛船的位置無(wú)影響，故C項(xiàng)中的宇宙飛船可以被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。思維升華：(1)質(zhì)點(diǎn)要突出“具有質(zhì)量”和“占有位置”的特點(diǎn)，但質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小和形狀，它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。(2)質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小和形狀，因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的，任何轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在研究其自轉(zhuǎn)時(shí)都不可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■1．2019年國(guó)慶前夕，中國(guó)女排在世界杯比賽中，十一連勝成功衛(wèi)冕世界杯冠軍，為祖國(guó)和人民贏得了榮譽(yù)，獲習(xí)近平祝賀，全體參賽隊(duì)員登上天安門國(guó)慶花車。在如圖所示的女排比賽中，下列情境中的研究對(duì)象可以視為質(zhì)點(diǎn)的是(B)A．研究女排比賽中選手扣球的動(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．確定落在邊線處排球是否為界內(nèi)時(shí)解析：研究女排比賽中選手扣球動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的形狀對(duì)研究結(jié)果有較大影響，因此運(yùn)動(dòng)員不可視為質(zhì)點(diǎn)，但研究運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)上的位置時(shí)可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；在研究發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球和排球落點(diǎn)是否在邊線界內(nèi)時(shí)球的大小對(duì)研究結(jié)果的影響不可忽略，因此，不能視為質(zhì)點(diǎn)，故C、D錯(cuò)誤。探究參考系┃┃情境導(dǎo)入__■觀察下面的漫畫，圖中司機(jī)說(shuō)乘車人“你沒(méi)動(dòng)”，而路上的小女孩說(shuō)他運(yùn)動(dòng)得“真快”。關(guān)于司機(jī)和小女孩對(duì)乘車人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，司機(jī)和小女孩得到了不同的結(jié)論，但仔細(xì)一想他們都是對(duì)的。試分析小女孩和司機(jī)各自說(shuō)話的根據(jù)。提示：對(duì)于路旁的小女孩，她們觀察乘客是以地面為參考系；而坐在車內(nèi)的司機(jī)觀察乘客是以車為參考系，故得到了不同的結(jié)論。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．選擇參考系的意義：要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，必須首先選好參考系。只有選定參考系后，才能研究物體做怎樣的運(yùn)動(dòng)。2．選擇參考系的原則：(1)選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象和研究對(duì)象所在的系統(tǒng)來(lái)決定。(2)參考系的選取可以是任意的。在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取應(yīng)以觀測(cè)方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則。(3)在比較不同物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇同一參考系。3．參考系的四個(gè)特性：相對(duì)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)的還是靜止的，都是相對(duì)于參考系而言的。任意性參考系的選擇具有任意性，但應(yīng)以觀測(cè)方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則。同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。差異性同一運(yùn)動(dòng)選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能不同。特別提醒(1)分析具體的問(wèn)題時(shí)，選擇合適的物體作為參考系，可使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單。(2)解題過(guò)程中，如果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(shí)必須指明。┃┃典例剖析__■典題2觀察圖中屋頂?shù)拇稛熀托〖t頭發(fā)的飄動(dòng)方向，可知風(fēng)與小紅的運(yùn)動(dòng)情況，其中正確的是(B)A．風(fēng)是向左吹的，小紅向左運(yùn)動(dòng)的速度比風(fēng)的小B．風(fēng)是向左吹的，小紅向左運(yùn)動(dòng)的速度比風(fēng)的大C．風(fēng)是向右吹的，小紅是向左運(yùn)動(dòng)的D．風(fēng)是向左吹的，小紅是向右運(yùn)動(dòng)的思路引導(dǎo)：eq\x(\a\al(選地面為,參考系))→eq\x(\a\al(確定,風(fēng)向))→eq\x(\a\al(觀察小紅頭發(fā),的飄動(dòng)方向))→eq\x(\a\al(判定小紅的,運(yùn)動(dòng)情況))解析：選地面為參考系，由屋頂?shù)拇稛煼较蚩芍L(fēng)向左吹。因?yàn)樾〖t的頭發(fā)向右飄，所以小紅一定向左運(yùn)動(dòng)且速度比風(fēng)速大，故選項(xiàng)B正確。思維升華：對(duì)于觀察到運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，判斷觀察者觀察時(shí)所選取的參考系，有兩種方法：(1)靜物法：明確觀察到的現(xiàn)象中，什么物體是運(yùn)動(dòng)的，什么物體是靜止的，靜止的物體可能就是參考系。(2)假設(shè)法：假設(shè)以某物體為參考系，看對(duì)所研究物體運(yùn)動(dòng)的描述是否與觀察到的結(jié)果一致。若一致，該物體可能就是參考系。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■2．(2020·杭州高一期中)“空手把鋤頭，步行騎水牛，人從橋上過(guò)，橋流水不流?！笔恰吨袊?guó)詩(shī)詞大會(huì)》某期節(jié)目里選用的古詩(shī)，從物理學(xué)的角度看，其中“橋流水不流”所選擇的參考系是(A)A．水 B．牛C．橋 D．人解析：“橋流水不流”可以理解為“橋動(dòng)水不動(dòng)”，意思就是說(shuō)橋在運(yùn)動(dòng)，水在靜止。這是以水為參照物觀察到的現(xiàn)象，故選A。核心素養(yǎng)提升以題說(shuō)法·啟智培優(yōu)易錯(cuò)點(diǎn)(1)：沒(méi)有考慮到物質(zhì)的大小和形態(tài)對(duì)問(wèn)題的影響是否可忽略。(2)對(duì)參考系的選取理解不透徹。案例(2020·嘉興高一聯(lián)考)2019年10月1日是新中國(guó)成立第70周年，在舉行國(guó)慶70周年大閱兵時(shí)，20架直升機(jī)在空中組成“70”字樣飛過(guò)天安門，以下說(shuō)法正確的是(D)A．研究直升機(jī)的螺旋槳旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)可以把飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)B．因?yàn)橹鄙龣C(jī)很大，所以不能看作質(zhì)點(diǎn)C．以飛行員為參考系，直升機(jī)是運(yùn)動(dòng)的D．以地面為參考系，直升機(jī)是運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)解：ABC錯(cuò)因分析：認(rèn)為直升機(jī)很大，且螺旋槳旋轉(zhuǎn)，所以不能看作質(zhì)點(diǎn)而誤選AB，認(rèn)為飛行員和直升機(jī)都在高速運(yùn)動(dòng)而誤選C。正解：研究直升機(jī)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作時(shí)，不能忽略直升機(jī)的大小和形狀，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；研究直升機(jī)經(jīng)過(guò)天安門的飛行軌跡時(shí)可以將直升機(jī)視為質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；以飛行員為參考系直升機(jī)是靜止的，以地面為參考系，直升機(jī)是運(yùn)動(dòng)的，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。素養(yǎng)警示(1)同一物體在不同的運(yùn)動(dòng)情境中，有時(shí)可視為質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)則不能視為質(zhì)點(diǎn)，關(guān)鍵是看物體的大小和形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響是否可以忽略。(2)被選為參考系的物體都是假定不動(dòng)的，不能認(rèn)為只能選擇不動(dòng)的物體做參考系；同一運(yùn)動(dòng)，選擇不同的參考系，可能有不同的結(jié)果，不能認(rèn)為運(yùn)動(dòng)情況的描述是唯一的。素養(yǎng)脈絡(luò)構(gòu)建知識(shí)構(gòu)建·整體呈現(xiàn)—eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1