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2018秋教科版高中物理必修1同步:第1章 1. 质点 参考系 空间 时间

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             1. 质点 参考系 空间 时间

           学  习  目  标                         知  识  脉  络

1.理解参考系的概念,知道运动具有相
对性.(难点)
2.理解质点的概念,知道物体可看成
质点的条件.(重点)
3.知道时刻与时间的区别与联系,能
在具体的情境下识别时刻和时间.


                                   机  械  运  动  和  质  点


    [先填空]
    1.机械运动
    一个物体相对于另一个物体位置的改变,称为机械运动.

    2.质点
    (1)定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点.
    (2)物体可以看成质点的条件:当运动物体的大小、形状对所研究的问题
没有影响或影响很小时,物体才可以被视为质点.

    [再判断]
    1.质点就是质量小,体积小的物体.(×)
    2.一个物体能否看做质点,关键是其大小和形状对所研究问题的影响可否
                中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

 忽略.(√)
     3.质点是一种理想化模型,实际的质点是不存在的.(√)

     [后思考] 
     1.形状规则的物体一定能看做质点吗?
     【提示】 形状规则的物体有时其大小和形状不能忽略,也不能看成质
 点.例如,研究“香蕉球”的成因时,形状规则的足球不能看成质点.

     2.丽丽一家坐高铁从北京到青岛,丽丽想测量列车经过一座大桥的时间,
 可不可以将高铁看做质点?
     【提示】 不可以.物体看成质点的条件是其大小和形状对所研究的问题
 没有影响.高铁的长度对测量时间有影响. 


     [合作探讨]
     如图  1­1­1 所示为里约奥运会上牙买加飞人博尔特在                 100   m 决赛中以    9.81 
秒的成绩成功卫冕的比赛现场.


                                  图 1­1­1
     探讨  1:在研究博尔特百米决赛所用时间时能否把他看做一个质点?
     【提示】 能.

     探讨  2:教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时,能否把他看
 成一个“点”?
     【提示】 不能.

     [核心点击]
     1.质点的特点
     (1)质点不同于几何“点”:质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是
 具有质量和占有位置,但是质点没有大小、体积、形状,它与几何“点”有本
 质的区别.

     (2)质点是一种“物理模型”.
     ①物理模型是在物理研究中,突出问题的主要方面,忽略次要因素而建立
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 的理想化模型,是物理学经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理
 模型之一.
     ②物理模型作为一种理想模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学
 抽象,实际中并不存在.

     2.实际物体视为质点的常见情况


            在以下几个奥运会比赛项目中,研究对象可视为质点的是(  ) 
                                                  【导学号:96332000】
     A.在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动
 情况时

     B.确定马拉松运动员在比赛中的位置时
     C.跆拳道比赛中研究运动员动作时
     D.乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时
     【解析】 能否把某物体视为质点,关键要看忽略物体的大小和形状后,
 对所研究的问题是否有影响.显然               A、C、D    项中的研究对象的大小和形状忽
 略后,所研究的问题将无法继续,故                A、C、D    项不符合题意;而        B 项中的研
究对象的大小和形状忽略后,所研究的问题不受影响,故                          B 项符合题意.

     【答案】 B
     [迁移  1] 下列关于质点的说法,正确的是               (  )
                                                  【导学号:96332001】
     A.凡轻小的物体,皆可看做质点
     B.只有体积很小的物体才能看做质点
     C.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有
 多大意义

     D.如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可
 把物体看做质点
     【解析】 质点是一个理想化模型,实际上并不存在,引入这个概念可以
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 简化我们分析的问题,不是没有意义,所以                   C 错误;体积大的物体也可以看做
质点,比如地球,所以           B 错误;轻小的物体,不一定可以看做质点,要看它的
形状对分析的问题有没有影响,所以                 A 错误;如果物体的形状和大小对所研究
 的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看做质点,所以                          D 正确.

     【答案】 D
      [迁移  2] 在研究以下四种情况中提出的问题时,所涉及到的对象可看做
质点的是(  )


     【解析】 绕太阳公转时,地球的大小远小于地球到太阳的距离,符合看
 成质点的条件;火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止,不能将火车
 看成质点;花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性等方面,不能将
 其看成质点;要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性),显然
 不能将其视为质点,选          A.

     【答案】 A


                    一个物体是否可以看做质点的判断方法
     1.看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,
 该物体可以视为质点,否则不能视为质点.

     2.一般情况下,平动的物体可以看做质点,转动的物体不能看做质点.

     3.当物体的大小远小于所研究的范围时,该物体可以看做质点.


                                          参  考  系
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    [先填空]
    1.定义:为确定一个物体的位置并描述它的运动情况,就要选定某个物体
做参考,被选作参考的物体叫做参照物,也称为参考系.

    2.参考系的选取
    (1)参考系可以任意选择,但选择不同的参考系来描述同一物体的运动时,
运动情况的描述就可能不同.

    (2)参考系选取的基本原则是使对物体的研究变得简洁、方便.
    (3)在今后研究问题时,一般选取地面或相对地面静止的物体作为参考系.

    [再判断]
    1.物体的运动和静止是相对的.(√)
    2.研究同一物体的运动时,不论选取怎样的参考系,其结论是相同
的.(×)
    3.参考系可任意选取,而研究公路上的汽车运动时通常以地面为参考
系.(√)

    [后思考] 
    1.宇宙飞船是目前重要的航天载人工具,当宇宙飞船绕地飞行时,以地球
为参考系,坐在宇宙飞船中的宇航员如何运动?以宇航舱为参考系呢?


                                 图 1­1­2
    【提示】 以地球为参考系,宇航员在绕地球做近似圆周运动.以宇航舱
为参考系,宇航员则处于静止状态.

    2.敦煌曲子词中有一首:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山
山不动,是船行.”请用物理学知识解释“看山恰似走来迎”和“山不动,是
船行”.你由此得到什么启示?
    【提示】 作者得出“看山恰似走来迎”是以自己(或船)为参考系的;得
出“山不动,是船行”则是以大地为参考系的.可见参考系不同,对于物体运
动的描述往往是不同的.
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    [合作探讨]
    关于机械运动,同学们来围绕几个常见的场景进行讨论.(1)坐火车旅行;
(2)飞机投弹.
    请同学们设想一下:

    探讨  1:你和一位同伴正坐在这辆火车上,铁路边的人看到火车中的乘客
是什么情景,而同伴认为你是怎样的?
    【提示】 铁路边的人看到火车中的你在和火车一起运动,而同伴认为你
和他一起静止在火车上.

    探讨  2:地面上的人观察炸弹是怎样下落的,而飞机驾驶员看炸弹是怎样
下落的?
    【提示】 地面上的人看到炸弹倾斜着飘落向地面,而飞机驾驶员看到炸
弹沿直线竖直落向地面.

   [核心点击]
    1.选取参考系的意义
    要描述一个物体的运动,首先必须选好参考系,只有选定参考系后,
才能确定物体的位置、研究物体的运动.

    2.参考系的选取原则
    (1)参考系的选取是任意的,在实际问题中,参考系的选择原则应以观测方
便和使运动的描述尽可能简单为基本原则.

    (2)研究地面上物体的运动时,一般情况下选择地面或地面上静止不动的物
体为参考系,此时参考系可以省略不写.

    (3)要比较不同物体的运动情况时,必须选择同一个参考系.
    3.参考系的四性
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            某校同学分别乘两辆汽车去市公园游玩.两辆汽车在平直公路上
 运动,甲车内一同学看见乙车没有运动,而乙车内一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.甲车不动,乙车向东运动
     B.乙车不动,甲车向东运动
     C.甲车向西运动,乙车向东运动
     D.甲、乙两车以相同的速度都向东运动
     【解析】 “甲车内一同学看见乙车没有运动”说明甲和乙的运动情况相
 同;“乙车内一同学看见路旁的树木向西移动”说明乙正在向东运动,所以甲、
 乙两车以相同的速度都向东运动,D               正确.

     【答案】 D
     [迁移  3] 寓言“刻舟求剑”中的主人公找不到掉入水中的剑,是因为他选
择的参考系是(  )
                                                  【导学号:96332002】
     A.乘坐的小船                       B.岸边的树木
     C.流动的河水                        D.掉入水中的剑
     【解析】 寓言中的主人公记下的是剑相对船的下落位置,故他是以乘坐
 的小船为参考系的,A         正确.

     【答案】 A
     [迁移  4] (多选)根据中国已经确定的探月工程的计划,整个探月工程分为
三个阶段,一期工程为“绕”,二期工程为“落”,三期工程为“回”.在
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 “嫦娥一号”卫星飞向          38 万千米外月球的漫长旅途中,需要进行一系列高度复
 杂又充满风险的动作,即三次绕地球变轨,然后进入月地转移轨道,再三次绕

 月球变轨,最后绕月球做圆周运动.如图                  1­1­3 所示是“嫦娥一号”运行的路
线图,下列说法正确的是(  )
                                                  【导学号:96332003】


                                  图 1­1­3

     A.图中描述卫星绕地球运行情景的三个椭圆轨道都是以地球为参考系的
     B.图中描述卫星绕月球运动情景的三个椭圆轨道都是以月球为参考系的
     C.图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以地球为参考系的
     D.图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以太阳为参考系的
     【解析】 从题图中可看出,“嫦娥一号”绕地球运行的三个椭圆轨道,
 地球的位置没有发生变化,绕月球运行的三个轨道,月球的位置没有发生变化,
 因此卫星绕地球运行时是以地球为参考系的,卫星绕月球运行时是以月球为参
 考系的,故选项       A、B  正确.

     【答案】 AB


                             判断参考系的方法
     1.静物法:明确观察到的现象中,什么物体是运动的,什么物体是静止的,
 静止的物体可能就是参考系.

     2.假设法:假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与观察到的
 结果一致.若一致,该物体可能就是参考系.


                                    空  间 时    刻 时    间
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    [先填空]
    1.任何物体的运动都是在空间和时间中进行的.
    2.时刻和时间
    在物理学中,常用时间轴上的一个点表示时刻,用时间轴上的一段距离表
示时间.

    [再判断]
    1.时刻和时间间隔都是时间,没有本质区别.(×)
    2.飞机   8 点 40 分从上海起飞,10       点  05 分降落到北京,分别指的是两个
时间间隔.(×)
    3.在时间轴上,线段表示一段时间,点表示时刻.(√)

    [后思考] 
     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?”“大约六点.”
    对话中两个“时间”,哪个是“时间间隔”,哪个是“时刻”?
    【提示】 第一个是时间间隔,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.


    [合作探讨]
    探讨:中考结束后,爸爸带小明乘火车去深圳旅游,火车                         20:30  准时从北
京西站出发,经       5 小时  23 分于第二天     1:53  到达山东菏泽站,停         2 分钟后出发,
于 4:26  到达安徽阜阳站……
    这一段话中提到的时间哪些是时刻,哪些是时间间隔?
    【提示】 20:30,1:53,4:26       是时刻,5     小时  23 分,2  分钟是时间间
隔.

    [核心点击]
    1.时刻和时间间隔的区别与联系
                        时刻                        时间间隔
对应运动描述
                        位置                       路程、位移
     量
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 用时间轴表示           用时间轴上的点表示                  用时间轴上的线段表示

               “第   1 s 末”“第    3 s 初”  “第   1 s”“前   2 s”“前   3 s 内”
  描述关键词
               “第   3 s 末”等             等
               两个时刻的间隔即为一段时间间隔,时间间隔是一系列连续时
     联系        刻的积累过程.时间间隔能展示运动的一个过程,好比一段录
               像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比一张照片

     2.时间和时刻在时间轴上的标示
     各时间间隔与时刻如图          1­1­4 所示:


                                  图 1­1­4


            以下各种关于时间和时刻的说法中正确的是(  )
                                                  【导学号:96332004】
     A.列车员说“火车        8 点 42 分到站”指的是时间
     B.“前   3 秒钟”“最后      3 秒钟”“第     3 秒钟”指的都是时间
     C.“第   1 秒末”“最后      1 秒”指的都是时刻
     D.轮船船务员说本班轮船离港时间为                17 点 25 分指的是时间
     【解析】 “火车        8 点 42 分到站”指的是一个时间点,是时刻,故                  A 错
 误;“前    3 秒”“最后     3 秒”“第    3 秒”指的时间的长度,都是时间.故                B 正
 确;“第    1 秒末”指的是时刻,“最后            1 秒”指的是时间,故         C 错误;17   点
 25 分指的是一个时间点,是时刻,故               D 错误;故选     B.

     【答案】 B
     [迁移  5] (多选)在如图     1­1­5 所示的时间轴中,下列关于时刻和时间间隔
的说法中正确的是(  )


                                  图 1­1­5

     A.t2 表示时刻,称为第        2 s 末或第  3 s 初

     B.t2~t3 表示时间间隔,称为第          3 s 内
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     C.t0~t2 表示时间间隔,称为前          2 s 或第 2 s 内

     D.tn-1~tn 表示时间间隔,称为第(n-1)s          内

     【解析】 t2    表示时间轴上的一个点,所以表示时刻,称为第                      2 s 末或第   3 

 s 初,A  正确;t2~t3   表示时间轴上的一段距离,所以为时间间隔,称为第                       3 

 s 内,B  正确;t0~t2  表示时间轴上的一段距离,所以为时间间隔,称为前                        2  

                                   s,第  2 s 内表示   t1~t2,C 错误;tn-1~

tn 表示时间间隔,称为第          n s 内,D 错误.
     【答案】 AB


                       利用上下文判断时间间隔与时刻 
     1.常用来表示时刻的关键词是“初”“末”“时”等.

     2.常用来表示时间间隔的关键词是“内”“经历”“历时”等.
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