第1節(jié)　質(zhì)點(diǎn)　參考系 教學(xué)設(shè)計(jì)

第一章運(yùn)動(dòng)的描述第1節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型，并可以判斷物體是否可以看作質(zhì)點(diǎn)．2．理解參考系的概念，知道運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性．3．對(duì)參考系能靈活應(yīng)用，并能掌握相對(duì)速度的計(jì)算．知識(shí)點(diǎn)1物體和質(zhì)點(diǎn)1．質(zhì)點(diǎn)的定義：忽略物體的形狀和大小，把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)叫作質(zhì)點(diǎn)．2．把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的形狀和大小對(duì)研究問(wèn)題的影響可以忽略．3．理想化模型：在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法．質(zhì)點(diǎn)就是一種理想化模型．[判一判]1．(1)很小的物體一定能看作質(zhì)點(diǎn)．()(2)做直線運(yùn)動(dòng)的物體一定能看作質(zhì)點(diǎn)．()(3)質(zhì)量很大或體積很大的物體一定不能看作質(zhì)點(diǎn)．()(4)由于所研究的問(wèn)題不同，同一物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不可看作質(zhì)點(diǎn)．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)√[想一想]1．(1)運(yùn)動(dòng)員踢足球的不同部位，會(huì)使球產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)．足球運(yùn)動(dòng)中常說(shuō)的“香蕉球”是一種讓球在空中旋轉(zhuǎn)、使其整體運(yùn)動(dòng)徑跡為類(lèi)似香蕉形弧線的一種踢球技巧．在研究如何才能踢出“香蕉球”時(shí)，能把足球看作質(zhì)點(diǎn)嗎？研究什么樣的問(wèn)題可以把足球看作質(zhì)點(diǎn)？(2)以“神舟十三號(hào)”與“天和”對(duì)接為例，如果一個(gè)物體在某一個(gè)問(wèn)題中可以被看作質(zhì)點(diǎn)，則該物體在任何情況下都可以被視為質(zhì)點(diǎn)嗎？提示：(1)①“香蕉球”沿弧線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還是旋轉(zhuǎn)的，踢球時(shí)要偏離中心部位，球的大小和形狀不能忽略，不能把足球看作質(zhì)點(diǎn)．②研究足球從離腳到被射進(jìn)球門(mén)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，可以忽略其大小和形狀，把足球看作質(zhì)點(diǎn)．(2)不可以．若研究“神舟十三號(hào)”繞地球一周的時(shí)間，則可以將“神舟十三號(hào)”視為質(zhì)點(diǎn)．若研究“神舟十三號(hào)”與“天和”的對(duì)接狀況，則不能將“神舟十三號(hào)”視為質(zhì)點(diǎn)．知識(shí)點(diǎn)2參考系1．定義：為了描述物體的運(yùn)動(dòng)而假定為不動(dòng)、用來(lái)作參考的物體．2．參考系的選取(1)參考系的選取是任意的，但選取的參考系不同，結(jié)論往往不同，通常選地面為參考系．(2)參考系既可以選擇靜止的物體，也可以選擇運(yùn)動(dòng)的物體．[判一判]2．(1)自然界中沒(méi)有絕對(duì)靜止的物體．()(2)只能選擇靜止的物體作為參考系．()(3)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況與參考系的選擇無(wú)關(guān)．()(4)“抬頭望明月，月在云中行”，詩(shī)句中描述的運(yùn)動(dòng)選取的參考系是月球．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)×[想一想]2．選擇不同的參考系，同一物體的運(yùn)動(dòng)情況一定不同嗎？提示：選擇不同的參考系，物體的運(yùn)動(dòng)情況一般不同，但有時(shí)候也相同，如車(chē)中的乘客，選擇司機(jī)和選擇汽車(chē)作為參考系時(shí)都處于靜止?fàn)顟B(tài)．1．(質(zhì)點(diǎn)和理想化模型)(2022·浙江青田中學(xué)期中)2021年10月16日，“神舟十三號(hào)”載人飛船從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，搭載翟志剛、王亞平、葉光富三名航天員奔向太空．下列情況中“神舟十三號(hào)”一定可視為質(zhì)點(diǎn)的是()A．估算飛船從發(fā)射到進(jìn)入預(yù)定軌道的時(shí)間時(shí)B．使用推進(jìn)器使飛船轉(zhuǎn)彎時(shí)C．飛船與空間站進(jìn)行對(duì)接時(shí)D．航天員進(jìn)入飛船時(shí)解析：選A.估算飛船從發(fā)射到進(jìn)入預(yù)定軌道的時(shí)間時(shí)，飛船的大小形狀可以忽略，飛船可以視為質(zhì)點(diǎn)，故A正確；使用推進(jìn)器使飛船轉(zhuǎn)彎時(shí)，飛船的大小形狀不可以忽略，飛船不可以視為質(zhì)點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；飛船與空間站進(jìn)行對(duì)接時(shí)，飛船的大小形狀不可以忽略，飛船不可以視為質(zhì)點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；宇航員進(jìn)入飛船時(shí)，飛船的大小形狀不可以忽略，飛船不可以視為質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)誤．2．(對(duì)看作質(zhì)點(diǎn)的條件的理解)東京奧運(yùn)會(huì)中，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員楊倩在射擊比賽中贏得中國(guó)代表團(tuán)本屆奧運(yùn)會(huì)首枚金牌．觀看射擊比賽時(shí)，下面可以看成質(zhì)點(diǎn)的是()A．靶子 B．子彈C．氣步槍 D．運(yùn)動(dòng)員解析：選B.觀看射擊比賽時(shí)，需要知道運(yùn)動(dòng)員的射擊成績(jī)，因此靶子的大小和形狀不能忽略，靶子不可以看成質(zhì)點(diǎn)，A錯(cuò)誤；觀看射擊比賽時(shí)，子彈的大小和形狀可以忽略，可以看成質(zhì)點(diǎn)，B正確；觀看射擊比賽時(shí)，不光要看運(yùn)動(dòng)員的射擊成績(jī)，還要看運(yùn)動(dòng)員使用氣步槍的姿勢(shì)以及運(yùn)動(dòng)員的精神狀態(tài)等，所以氣步槍和運(yùn)動(dòng)員的大小和形狀不能忽略，氣步槍和運(yùn)動(dòng)員都不可以看成質(zhì)點(diǎn)，C、D錯(cuò)誤．3．(參考系的選取)(多選)下列說(shuō)法中，與人們的日常習(xí)慣相吻合的是()A．測(cè)量三樓樓道內(nèi)日光燈的高度，選擇三樓地板為參考系B．測(cè)量井的深度，以井底為參考系，井“深”為0米C．分析卡車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，以卡車(chē)司機(jī)為參考系，卡車(chē)總是靜止的D．以路邊的房屋為參考系判斷自己是否運(yùn)動(dòng)解析：選AD.在解本題時(shí)，很多同學(xué)受生活習(xí)慣的影響，往往錯(cuò)誤地認(rèn)為參考系只能選地面，其實(shí)不然，如A選項(xiàng)，可以選擇與地面相對(duì)靜止的三樓地板為參考系．參考系的選擇沒(méi)有對(duì)錯(cuò)之分，只有合理與不合理的區(qū)別，只要有利于問(wèn)題的研究，選擇哪個(gè)物體為參考系都可以．B、C與日常習(xí)慣不吻合，A、D與日常習(xí)慣吻合．4．(對(duì)參考系的理解及應(yīng)用)如圖所示，一架執(zhí)行救援任務(wù)的直升機(jī)懸停在空中，救生員抱著傷病員，纜繩正在將他們拉上飛機(jī)．若以救生員為參考系，則處于靜止?fàn)顟B(tài)的是()A．傷病員B．直升機(jī)C．地面D．直升機(jī)駕駛員解析：選A.若以救生員為參考系，直升機(jī)、地面和直升機(jī)駕駛員都在向下運(yùn)動(dòng)，傷病員相對(duì)救生員位置不變，處于靜止?fàn)顟B(tài)．探究一對(duì)質(zhì)點(diǎn)和理想化模型的理解【情景導(dǎo)入】在乒乓球比賽中，如果要研究乒乓球的運(yùn)動(dòng)軌跡，此時(shí)乒乓球能否被看成質(zhì)點(diǎn)？如果要研究上旋球或下旋球?qū)忧虻挠绊?，乒乓球還能否被看成質(zhì)點(diǎn)？請(qǐng)你試著說(shuō)出理由．提示：研究乒乓球的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，乒乓球的大小和形狀可以忽略，因此乒乓球可以被看作質(zhì)點(diǎn)；但是研究乒乓球的旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不可將其看作質(zhì)點(diǎn)．1．對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解科學(xué)抽象質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的科學(xué)抽象，是一種理想化的模型，真正的質(zhì)點(diǎn)是不存在的看作質(zhì)點(diǎn)的條件一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，要看物體的大小、形狀在所討論的問(wèn)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(diǎn)；相反，若是主要因素，即使物體很小，也不能看作質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)與幾何中的“點(diǎn)”的區(qū)別質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行科學(xué)抽象的模型，有質(zhì)量，只忽略了物體的大小和形狀；幾何中的“點(diǎn)”僅僅表示空間中的某一位置2.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)化或便于研究問(wèn)題而進(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．【例1】(2021·6月浙江選考)用高速攝影機(jī)拍攝的四張照片如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．研究甲圖中貓?jiān)诘匕迳闲凶叩乃俣葧r(shí)，貓可視為質(zhì)點(diǎn)B．研究乙圖中水珠形狀形成的原因時(shí)，旋轉(zhuǎn)球可視為質(zhì)點(diǎn)C．研究丙圖中飛翔鳥(niǎo)兒能否停在樹(shù)樁上時(shí)，鳥(niǎo)兒可視為質(zhì)點(diǎn)D．研究丁圖中馬術(shù)運(yùn)動(dòng)員和馬能否跨越障礙物時(shí)，馬可視為質(zhì)點(diǎn)[解析]研究貓?jiān)诘匕迳闲凶叩乃俣葧r(shí)，不涉及貓的形狀和大小，可以把貓看作質(zhì)點(diǎn)，A正確；旋轉(zhuǎn)球邊緣的線速度影響水珠的形狀，不能把旋轉(zhuǎn)球看作質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤；判斷飛翔的鳥(niǎo)兒能否停在樹(shù)樁上，要觀察它的爪的位置，不能把鳥(niǎo)兒看作質(zhì)點(diǎn)，C錯(cuò)誤；研究馬術(shù)運(yùn)動(dòng)員和馬能否跨過(guò)障礙物時(shí)，需要研究馬的形狀和大小，不能把馬看作質(zhì)點(diǎn)，D錯(cuò)誤．[答案]A[針對(duì)訓(xùn)練1](2022·陜西金臺(tái)期中)2021年6月17日中國(guó)“神舟十二號(hào)”載人飛船發(fā)射成功，聶海勝等三名宇航員隨飛船完成我國(guó)宇宙空間站階段首次載人飛行任務(wù)．下面有關(guān)神舟飛船和質(zhì)點(diǎn)說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想模型，只有質(zhì)量和體積都很小的物體才能被看作質(zhì)點(diǎn)B．聶海勝上飛船前在訓(xùn)練場(chǎng)上做漂亮的前空翻運(yùn)動(dòng)時(shí)可將其看作質(zhì)點(diǎn)C．觀測(cè)“神舟十二號(hào)”飛船發(fā)射過(guò)程的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，可將其看作質(zhì)點(diǎn)D．研究“神舟十二號(hào)”飛船與天和核心艙對(duì)接時(shí)可將其看作質(zhì)點(diǎn)解析：選C.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想模型，當(dāng)物體的大小、形狀對(duì)所研究的問(wèn)題影響可以忽略時(shí)，就可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)，與物體本身的大小、形狀無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；聶海勝上飛船前在訓(xùn)練場(chǎng)上做漂亮的前空翻運(yùn)動(dòng)時(shí)，其形態(tài)、動(dòng)作是訓(xùn)練的重點(diǎn)，不可將其看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤；由于“神舟十二號(hào)”飛船發(fā)射過(guò)程是平動(dòng)，觀測(cè)其運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，可將其看成質(zhì)點(diǎn)，C正確；研究“神舟十二號(hào)”飛船與天和核心艙對(duì)接時(shí)，飛船姿態(tài)、角度是對(duì)接成敗的關(guān)鍵，不可將其看成質(zhì)點(diǎn)，D錯(cuò)誤．探究二參考系的理解和應(yīng)用1．對(duì)參考系的理解選取參考系的作用描述物體是否運(yùn)動(dòng)，首先要選擇一個(gè)參考系，以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的，參考系一旦確定，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述也是唯一的．一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止，都是相對(duì)于參考系而言的．解答物理問(wèn)題時(shí)若能巧妙地選擇參考系，則可使解題過(guò)程大為簡(jiǎn)化選擇參考系的原則(1)理論上講，參考系的選取是任意的(2)選取參考系以描述運(yùn)動(dòng)盡可能簡(jiǎn)單為原則，通常選地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系(3)在解題過(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2.判斷參考系的兩種方法靜物法在明確觀察到的現(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假設(shè)法假設(shè)以某物體為參考系，看對(duì)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【例2】(2022·山東肥城期中)2021年10月16日，“神舟十三號(hào)”飛船與“空間站組合體”完成自主快速交會(huì)對(duì)接，如圖所示．在建設(shè)載人空間站的偉大工程中，下列說(shuō)法正確的是()A．載人空間站建成后，研究空間站繞地球飛行的時(shí)間時(shí)，可將空間站視為質(zhì)點(diǎn)B．“神舟十三號(hào)”飛船在與“空間站組合體”對(duì)接的過(guò)程中可將它們視為質(zhì)點(diǎn)C．對(duì)接成功后，以地球?yàn)閰⒖枷?，整個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室是靜止的D．對(duì)接成功后，以“空間站組合體”為參考系，“神舟十三號(hào)”飛船是運(yùn)動(dòng)的[解析]載人空間站建成后，研究空間站繞地球飛行的時(shí)間時(shí)，空間站的大小可忽略不計(jì)，可將空間站視為質(zhì)點(diǎn)，A正確；“神舟十三號(hào)”飛船在與“空間站組合體”對(duì)接的過(guò)程中，兩者的大小不能忽略，不可將它們視為質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤；對(duì)接成功后，以地球?yàn)閰⒖枷?，整個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室是運(yùn)動(dòng)的，C錯(cuò)誤；對(duì)接成功后，以“空間站組合體”為參考系，“神舟十三號(hào)”飛船是靜止的，D錯(cuò)誤．[答案]A[針對(duì)訓(xùn)練2]青龍峽景點(diǎn)有“中原第一峽谷”美譽(yù)，這里氣候獨(dú)特，水源豐富，植被原始完整，是生態(tài)旅游的好去處．乘坐索道纜車(chē)除了能觀賞怡人的風(fēng)景以外，還能感覺(jué)懸掛在高空的刺激感．對(duì)于正在乘坐索道纜車(chē)觀光的某游客來(lái)說(shuō)，以下說(shuō)法正確的是()A．以自己為參考系，看到纜車(chē)向?qū)γ孀呷．以對(duì)面的山為參考系，自己靜止不動(dòng)C．以自己為參考系，看到同一纜車(chē)?yán)锏娜讼驅(qū)γ娴纳讲粩嗫拷麯．以所乘坐的纜車(chē)為參考系，看到兩邊的青山綠樹(shù)向身后走去解析：選D.以自己為參考系，看到纜車(chē)靜止不動(dòng)，同一纜車(chē)?yán)锏娜遂o止不動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤；以對(duì)面的山為參考系，相對(duì)于山靠近的過(guò)程中，看到自己向山運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；以所乘坐的纜車(chē)為參考系，看到兩邊的青山綠樹(shù)向身后走去，故D正確．[A級(jí)——合格考達(dá)標(biāo)練]1．(2022·浙江溫州期中)進(jìn)行下列比賽項(xiàng)目時(shí)，運(yùn)動(dòng)員可以看作質(zhì)點(diǎn)的是()A．張雨霏蝶泳B．馬龍乒乓球扣殺C．全紅嬋滿分跳水D．董國(guó)建馬拉松成績(jī)解析：選D.蝶泳、乒乓球扣殺、跳水等運(yùn)動(dòng)在評(píng)分的時(shí)候運(yùn)動(dòng)員自身的形狀都不能忽略，所以不能看成質(zhì)點(diǎn)，故A、B、C錯(cuò)誤；馬拉松比賽中運(yùn)動(dòng)員本身的形狀和體積相對(duì)全程可以忽略不計(jì)，故可以看作質(zhì)點(diǎn)，故D正確．2．(2022·黑龍江哈爾濱期中)下列情境中，加著重號(hào)的對(duì)象可被視為質(zhì)點(diǎn)的是()A．追蹤新冠感染者的行動(dòng)軌跡B．研究火車(chē)通過(guò)站臺(tái)的時(shí)間C．研究地球的晝夜交替規(guī)律D．在足球射門(mén)訓(xùn)練中，教練員指導(dǎo)球員如何才能踢出“香蕉球”解析：選A.追蹤新冠感染者的行動(dòng)軌跡時(shí)，新冠感染者的大小可以忽略不計(jì)，可以將新冠感染者看作質(zhì)點(diǎn)，故A正確；研究火車(chē)通過(guò)站臺(tái)的時(shí)間時(shí)，火車(chē)長(zhǎng)度相對(duì)于站臺(tái)來(lái)說(shuō)不能忽略，火車(chē)不能被看作質(zhì)點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；研究地球的晝夜交替規(guī)律時(shí)，地球的大小和形狀不能忽略，地球不能被看作質(zhì)點(diǎn)，否則就無(wú)法分辨地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；在足球射門(mén)訓(xùn)練中，足球必須旋轉(zhuǎn)，球員才能踢出“香蕉球”，故球的大小和形狀不能忽略，足球不能被看成質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)誤．3．(2022·河北張家口期中)2021年8月5日，跳水運(yùn)動(dòng)員全紅嬋以五跳三滿分，總成績(jī)466.2分打破世界紀(jì)錄，奪得2020東京奧運(yùn)會(huì)跳水女子單人10米跳臺(tái)決賽冠軍，在運(yùn)動(dòng)員下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)，感覺(jué)水面是靜止的B．以跳臺(tái)為參考系，運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)C．若研究運(yùn)動(dòng)員下落速率的變化，不可以將其視為質(zhì)點(diǎn)D．裁判給運(yùn)動(dòng)員打分時(shí)，可以將其視為質(zhì)點(diǎn)解析：選B.運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)，感覺(jué)水面是運(yùn)動(dòng)的，A錯(cuò)誤；以跳臺(tái)為參考系，運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)，B正確；若研究運(yùn)動(dòng)員下落速率的變化，不看動(dòng)作，可以將其視為質(zhì)點(diǎn)，C錯(cuò)誤；裁判給運(yùn)動(dòng)員打分時(shí)，需要觀察運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，不可以將其視為質(zhì)點(diǎn)，D錯(cuò)誤．4．描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，總要選取參考系，以下說(shuō)法正確的是()A．無(wú)風(fēng)的雨天，坐在行駛的汽車(chē)?yán)锏娜丝吹接晷毕蛳侣湎虻孛?，是以地面上的房屋為參考系的B．“地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)”是以地球?yàn)閰⒖枷档腃．坐在以8m/s的速度向東行駛的汽車(chē)?yán)锏娜?，以自己為參考系看?m/s的速度向東行駛的汽車(chē)是靜止的D．乘客坐在停在站臺(tái)上的一列火車(chē)中，通過(guò)窗口看另一列火車(chē)時(shí)，以為自己的火車(chē)是在運(yùn)動(dòng)，這是由于他選擇了地面為參考系解析：選C.無(wú)風(fēng)的雨天，看到雨斜向下落向地面，是以汽車(chē)作為參考系的，A錯(cuò)誤；我們說(shuō)“地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)”，是以太陽(yáng)為參考系的，B錯(cuò)誤；自己的車(chē)和觀察的車(chē)速度相同，以自己乘坐的汽車(chē)為參考系看向東以8m/s的速度行駛的汽車(chē)是靜止的，C正確；乘客坐的車(chē)停在站臺(tái)上，通過(guò)窗口看另一列火車(chē)時(shí)，以為自己的火車(chē)在運(yùn)動(dòng)，這是因?yàn)樗x擇了另一火車(chē)為參考系，D錯(cuò)誤．5．“刻舟求劍”的故事家喻戶曉，“舟已行矣，而劍不行”這句話所選用的參考系是()A．舟 B．舟上的人C．地面 D．流動(dòng)的水解析：選C.舟已行是說(shuō)船相對(duì)于地面在運(yùn)動(dòng)，而劍落水后相對(duì)地面不再移動(dòng)，故此句選用的參考