必修1 1.1　参考系 　时间 质点 学案(含解析)

第1课时　参考系 　时间 质点
学习目标 重点难点
1.理解质点的概念，知道物体可看做质点的条件．2．理解参考系的概念，知道运动具有相对性．3．知道时刻和时间间隔的区别和联系．4．能用数轴表示时刻和时间. 1.质点概念的理解是本节学习的重点和难点．2．参考系是学习的重点，知道同一物体的运动在不同参考系中不同的特点，认识选择参考系的重要性.
一、质点
阅读教材“质点”部分，并完成以下问题．
1．做机械运动的物体，如高速公路上行驶的汽车、足球在绿茵上的滚动……要想描述其运动有什么困难？
提示：困难在于这些物体都有一定的大小和形状，各部分的运动情况一般来说并不一样．
2．既然因物体有一定的大小和形状，对其运动的描述带来了困难．那么，什么样的物体其运动的描述最为简单？
提示：没有大小和形状的物体，即物体是一个“点”．
3．自然界中没有大小和形状的物体真实存在吗？什么情况下可以把物体简化为一个“点”呢？
提示：没有．当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或虽有影响但可忽略时，可以把物体简化为一个“点”．
4．质点：用来代替物体的有质量的点．
问题一：研究火车的各种运动情况时．
(1)研究火车进站的时间．
(2)研究火车从北京到重庆的时间．
(3)研究火车车轮上某点的运动情况．
试比较分析以上三种情况，能否将火车看作质点？
提示：否，能，否．
问题二：研究地球的运动．
(1)研究地球绕太阳公转．
(2)研究地球自转．
试比较分析以上两种情况，能否将地球看作质点？
提示：能，否．
问题三：是不是很大的物体一定不能看作质点，而很小的物体一定可以看作质点？请举例说明．
提示：不是．研究地球绕太阳的公转时可以把地球看作质点，而研究乒乓球的发球(如旋转问题)时不能把乒乓球看作质点．
总结：把物体看作质点的条件：物体的形状和大小对所研究的问题没有影响或虽有影响但可忽略．
二、参考系
阅读教材“参考系”部分，并完成以下问题．
1．看教材图1 1 2.受援者是运动的还是静止的？
提示：以驾驶员和平台上的其他人为参考系是静止的，以救生员为参考系是运动的．
2．看教材图1 1 3.小明和小聪看到雨滴的轨迹为什么不同？
提示：二人选择的参考系不同．
3．参考系
(1)定义：在描述物体的运动时，被选定做参考、假定为不动的其他物体．
(2)影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果可能不同．
问题一：研究行驶的火车上物体的运动时，选取什么物体为参考系比较方便？研究地面上物体的运动时，选取什么物体为参考系比较方便？
提示：火车，地面
问题二：你认为选取参考系应遵循什么原则？
提示：原则上参考系的选择是任意的．但实际中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．
三、空间　时间　时刻
阅读教材“空间　时间　时刻”部分，并完成以下问题．
1．结合教材列举出哪些是时刻？哪些是时间间隔？
提示：如上午8：00上课是时刻．一节课45分钟是时间间隔．
2．观察教材图1 1 4，如何用数轴表示时刻和时间间隔？
提示：数轴上的点表示时刻，数轴上的线段表示的时间间隔．
3．时刻和时间间隔
(1)时刻：表示某一瞬间，在时间轴上用点表示．
(2)时间间隔：表示某一过程，在时间轴上用线段表示．
(3)两个时刻的间隔长度即为时间．
问题：“上午8时上课、8时45分下课”“每节课45分钟”“第2 s初”“第5 s末”“第6 s内”……
(1)以上说法中，哪些表示时刻？哪些表示时间间隔？
(2)“第2 s初”“第5 s末”“第6 s内”“前2 s内”分别对应时间轴上的哪一点或哪一段？
提示：(1)8时、8时45分、第2 s初、第5 s末是时刻．
45分钟、第6 s内是时间间隔．
(2)
(多选)2013年6月13日13时18分，“神舟十号”与“天宫一号”成功交会对接，“神舟十号”航天员成功开启“天宫一号”目标飞行器舱门，聂海胜、张晓光、王亚平以飘浮姿态进入“天宫一号”，“神舟十号”与“天宫一号”对接时，两者要保持一样的运动速率，下列说法正确的是(　　)
A．“13时18分”是时间
B．“神舟十号”相对于“天宫一号”是静止的
C．研究组合体环绕地球运动的快慢时，可把组合体看作质点
D．观察“神舟十号”与“天宫一号”的对接过程时，可把二者看作质点
[解题探究]
(1)时间和时刻的区别是什么？
提示：时间是两时刻的间隔，时刻是某一瞬时．
(2)以地球为参考系，“天宫一号”和“神舟十号”如何运动？
提示：围绕地球高速运动
(3)以“天宫一号”为参考系，“神舟十号”如何运动？
提示：静止
(4)在什么情况下可以把物体看做质点？
提示：物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计时．
解析：13时18分是指时刻，选项A正确．“天宫一号”和“神舟十号”对接后，“神舟十号”与“天宫一号”飞行器一起运动，相对位置没有发生变化，所以“神舟十号”相对于“天宫一号”飞行器来说是静止的．选项B正确．研究组合体绕地球运动的快慢时，其大小和形状的影响可忽略，可把组合体看做质点，选项C正确；观察“神舟十号”与“天宫一号”的对接过程，则不能将其看做质点，选项D错误．
答案：BC
关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　)
A．物体在5 s时指的是物体在5 s末时，指的是时刻
B．物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时刻
C．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D．第4 s末就是第5 s初，指的是时刻
[解题探究]
(1)如何直观地表示时间与时刻？
提示：用时间轴．
(2)时间轴上的“点”与“线段”分别代表哪个物理量？
提示：“点”代表时刻、“线段”代表时间间隔．
解析：
画时间轴如图所示，5 s时指的是5 s末这一时刻，5 s内指的是0～5 s这一段时间，第5 s内指的是在4 s末到5 s末这1 s的时间，第4 s末和第5 s初表示的是同一时刻．
答案：ACD
一、质点
1．对质点的理解
(1)质点是一个理想化的物理模型．尽管不是实际存在，但却是实际物体的一种近似反映．是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，是重要的科学研究方法．
(2)物体能否被看成质点，与物体的大小无关，并不是越小的物体就能够看成质点，而越大的物体就不能看成质点．
(3)一个物体在某些物理情景中可以被看成质点，而在其他的物理情景中不一定也可以看成质点．
2．物体能否看成质点的判断
以下几种情况，物体通常可以看成质点：
二、对参考系的理解
1．运动的相对性：物体是运动的还是静止的，都是相对参考系而言的，这是运动的相对性．同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同．例如，坐在行驶汽车中的乘客，以地面为参考系，乘客是运动的，但如果以车本身为参考系，乘客则是静止的．
2．参考系的选择
(1)任意性：参考系的选取具有任意性，但应以方便观察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，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系．
(2)统一性：比较两个物体的运动情况时，应选择同一个参考系．
三、时刻和时间间隔
1．区别与联系
时刻 时间间隔
区别 物理意义 事物运动、发展变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志 事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度
对应运动描述量 位置 路程、位移
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
描述关键词 “第1 s末”“第3 s初”“第3 s末”等 “第1 s”“前2 s”“前3 s内”等
联系 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.在时间轴上的表示
1．下列关于质点的说法正确的是(　　)
A．质点就是一个体积很小的球
B．只有很小的物体才能视为质点
C．质点不是实际存在的物体，只是一种理想化模型
D．大的物体不可以视为质点
解析：质点不是实际存在的物体，更不是小球，是实际物体的近似，是一种理想化模型．并不是任何情况下大的物体都不可以视为质点，也不是只有很小的物体才能视为质点，这要看物体的大小和形状对研究的问题是否有影响．
答案：C
2．(多选)甲、乙、丙三辆空中观光缆车正在运行，甲中乘客看到一高楼在向下运动；乙中乘客看到甲在向下运动；丙中乘客看到甲、乙都在向上运动．这三辆缆车相对地面的运动情况可能是(　　)
A．甲向上、乙向下、丙不动
B．甲向上、乙向上、丙不动
C．甲向上、乙向上、丙向下
D．甲、乙、丙都向上，但丙比甲、乙都慢
解析：缆车中的乘客在研究其他物体的运动时，都是以自己乘坐的缆车为参考系．甲中乘客看到高楼向下运动，说明甲一定相对于地面向上运动．同理，乙相对甲向上运动，说明乙相对地面也是向上运动的，且比甲运动得快．丙无论是静止还是向下运动，或者以比甲、乙都慢的速度向上运动，丙中乘客看到甲、乙都是上升的．
答案：BCD
3．下列计时数据指时间间隔的是(　　)
A．天津开往德州的625次列车于13点35分从天津发车
B．李明用15 s跑完100 m
C．2013年6月11日17时38分02秒，“神舟十号”飞船发射升空
D．某场足球赛开赛15分钟时甲队攻入一球
解析：
选项 内容分析 结论
A 计时数据指发车的时刻 ×
B 15 s是李明跑完100 m所用的时间 √
C 计时数据指时刻 ×
D 开赛15分钟时是时刻 ×
答案：B
4．第二届夏季青年奥林匹克运动会于2014年8月在南京举行，该届青奥会在“三大场馆区”的15个不同竞赛场馆进行了26个项目比赛，向世界奉献了一届精彩的青奥会．在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是(　　)
解析：马拉松比赛时，由于路程长，运动员的体积可以忽略，可以将其视为质点，故选项A符合题意．跳水时，评委要关注运动员的动作，所以不能将其视为质点，故选项B不符合题意．击剑时评委需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故选项C不符合题意．评委主要根据体操运动员的肢体动作进行评分，所以不能将其视为质点，故选项D不符合题意．
答案：A
5．关于机械运动和参考系，下列说法正确的是(　　)
A．研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系
B．由于运动是绝对的，描述运动时，无须选定参考系
C．一定要选固定不动的物体为参考系
D．研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系
解析：同一个物体的运动选定不同的参考系观察时其运动形式是不一样的，故研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系，选项A正确，选项B错误．参考系的选取具有任意性，选项C、D错误．
答案：A
活页作业(一)　质点　参考系　空间　时间
基础巩固
(15分钟　50分)
一、选择题(每小题5分，共35分)
1．下列关于质点的说法正确的是(　　)
A．体积很小的物体都可看成质点
B．质量很小的物体都可看成质点
C．只有低速运动的物体才可看成质点
D．不论物体的质量多大，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以忽略，就可以看成质点
解析：一个物体是否能看成质点，不要只看其大小、形状，或是质量，而是看这些因素对研究的问题是否有影响，若无影响或影响可忽略，则该物体可看成质点，选项A、B错误，选项D正确．物体能否被看成质点与其运动的快慢无关，选项C错误．
答案：D
2．飞机着陆后还要在跑道上滑行一段距离，机舱内的乘客透过窗户看到树木向后移动，乘客选择的参考系是(　　)
A．停在机场的飞机　　　　 B．候机大楼
C．乘客乘坐的飞机 D．飞机跑道
解析：树木相对于地面静止，故以相对于地面静止的飞机、大楼、跑道为参考系，树木仍处于静止；以向前飞行的飞机为参考系，树木向后运动，故选项C正确．
答案：C
3．在运动会上，下列研究对象能看做质点的是(　　)
A．研究乒乓球的旋转
B．研究跳水运动员的动作
C．研究抛出铅球的运动轨迹
D．研究体操运动员在平衡木上的动作
解析：研究乒乓球的旋转、跳水运动员的动作及体操运动员在平衡木上的动作时，不能将乒乓球和运动员当做质点；在研究铅球的运动轨迹时，无须考虑铅球的形状和大小，此时可将铅球看做质点．故选项C正确．
答案：C
4．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”说明甲车和乙车的运动情况相同；“乙车内一同学看见路旁的树木向西移动”说明乙车正在向东运动，所以甲、乙两车以相同的速度都向东运动，选项D正确．
答案：D
5．下列计时数据指时间的是(　　)
A．中央电视台新闻联播节目每日19时开播
B．某人用15 s跑完100 m
C．我们下午2：00开始上课
D．唐山开往北京的4420次列车于16：40从唐山站发车
解析：每日19时是中央电视台新闻联播这一节目开始的时刻；15 s对应跑完100 m这一运动的过程，是时间；2：00是下午第一节课开始的时刻；4420次列车离开唐山站的时刻是16：40.所以符合题意的是选项B．
答案：B
6．公路上一辆卡车紧急刹车，由于惯性，卡车上的货物相对车厢向前滑行了x＝15 mm，为了测出这个距离x，我们选择的最合理的参考系应该是(　　)
A．树木　 B．卡车　
C．行人　 D．公路
解析：滑行了15 mm是相对于卡车车厢，测这个滑行距离，选卡车为参考系最为方便，选项B正确．
答案：B
7．“坐在火车里的人看到窗外相邻轨道上的另一火车启动了，此时他感到自己坐的火车在后退，实际上，他坐的火车并没有动．”这句话的描述中，所选择的参考系有几个(　　)
A．1个 B．2个
C．3个 D．4个
解析：“坐在火车里的人看到窗外相邻轨道上的另一火车启动了”，另一火车在动是以乘客所乘火车为参考系；“他感到自己坐的火车在后退”是以另一火车为参考系；“他坐的火车并没有动”是以地面为参考系．故该题中描述的运动所选的参考系有3个，选项C正确．
答案：C
二、非选择题(15分)
8．如图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．
(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？
答案：(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)．
能力提升
(25分钟　50分)
选择题(每小题5分，共50分)
1．关于质点，下列说法中正确的是(　　)
A．评委为体操运动员刘璇的“跳马”动作评分，可将刘璇看做质点
B．质点是一个理想化模型，但现实中是存在的
C．物理学中的“质点”跟几何学中的“点”没有区别
D．如果物体的大小和形状在研究的问题中属于无关的或可忽略的因素，就可以把物体看做质点
解析：当物体的形状、大小对我们所研究的问题影响不大，或者可以忽略时，物体可以看做质点，选项D正确；评委需要根据体操运动员的动作情况打分，所以不能看做质点，选项A错误；质点是理想化的模型，现实中是不存在的，选项B错误；几何中的点没有质量，而质点是一个有质量的点，选项C错误．
答案：D
2．下列关于质点的说法中，正确的是(　　)
A．体积很小的物体都可看成质点
B．质量很小的物体都可看成质点
C．我们欣赏杂技演员各种惊险动作时，可以把演员看做质点
D．用GPS测定远洋航行中的巨轮的位置时，可以把巨轮看做质点
解析：一个物体是否能看成质点，不要只看其大小、形状，或是质量，而是看这些因素对研究的问题是否有影响，若无影响或影响可忽略，则该物体可看成质点，选项A、B错误；观看杂技表演主要看其肢体动作及效果，故不能将杂技演员视为质点，选项C错误；远洋航行中的巨轮，其大小远小于海面，研究它的位置时可以将其视为质点，选项D正确．
答案：D
3．(多选)关于质点和参考系，下列说法中正确的是(　　)
A．质点是一个理想模型，在宏观世界是不存在的，只存在于微观世界
B．研究人造地球卫星绕地球一周的时间时，卫星可以被看做质点
C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述江水的运动
D．我们常说“太阳东升西落”，是以地球为参考系描述太阳的运动
解析：为了研究问题的方便，物理上抓住主要因素，忽略次要因素，进行建模，将实际物体看成质点，而实际上质点是不存在的，一个物体能否看成质点主要看物体的大小、形状在研究的问题中能否忽略，与物体自身的大小无关，与宏观、微观无关，选项A错误；卫星绕地球公转时，其大小、形状可以忽略，所以可以看做质点，选项B正确；“一江春水向东流”是以岸或岸边树木为参考系来描述水的运动，选项C错误；我们常说“太阳东升西落”，是以地球为参考系描述太阳的运动，选项D正确．
答案：BD
4．(多选)如图是某次日全食时的美妙景象，那么下列说法正确的是(　　)
A．在观测日全食时可将月球看成质点
B．在观测日全食时不能将月球看成质点
C．月球绕地球转动，这是以太阳为参考系来描述的
D．月球绕地球转动，这是以地球为参考系来描述的
解析：在物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计的情况下，可以把物体看成质点，所以在观测日全食时不能将月球看成质点，选项A错误，选项B正确；月球绕地球做圆周运动，是以地球为参考系来描述的，选项C错误，选项D正确．
答案：BD
5．如图所示的时间轴，下列关于时刻和时间的说法正确的是(　　)
A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为2 s内
B．t2～t3表示时间间隔，称为第3 s内
C．t0～t2表示时间间隔，称为最初2 s内或第2 s内
D．tn－1～tn表示时间间隔，称为第(n－1)s内
解析：时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一段线段．tn是时刻，可表述为第n s末或第(n＋1)s初；n s内不等于第n s内，n s内是指从0至n s末共n s的时间；第n s内是指从(n－1)s末至n s末共1s的时间，故选项A、C、D错误，选项B正确．
答案：B
6．(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：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．选项A中飞机的大小对所研究的问题无影响，故可视为质点．选项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．选项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．选项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．选项A、D正确．
答案：AD
7．(多选)关于时刻和时间间隔，下列说法正确的是(　　)
A．老师说：“明天早上8点钟上课，上课45分钟．”其中“8点钟上课”指的是时刻，“上课45分钟”指的是时间间隔
B．小王迟到了，老师对他说：“为什么你现在才来，你早该到校了．”其中“你早该到校了”指的是到校的时间间隔
C．小王说：“我早已从家里出来了，因为今天公共汽车晚点了．”其中“早已从家里出来了”指的是时间间隔
D．老师说：“希望你下次一定要在7点50分以前到校．”其中“7点50分以前”指的是时间间隔
解析：“8点钟上课”指时刻，“上课45分钟”指时间间隔，选项A正确；选项B和选项C中的“早”均指时刻，故均错；“7点50分以前”指一段时间，故选项D正确．
答案：AD
8．(多选)对时刻和时间间隔的理解，下列说法正确的是(　　)
A．物体在5秒时指的是物体在5秒末时，是时刻
B．物体在前5秒内指的是物体在4秒末到5秒末这1秒的时间间隔内
C．物体在第5秒内指的是物体在4秒末到5秒末这1秒的时间间隔内
D．第4秒末就是第5秒初，指的是时刻
解析：5秒时指时间轴上的一点，是5秒末，选项A正确；前5秒内指从0时刻到第5秒末这一段时间，选项B错误；第5秒内指第5个1秒，即4秒末到5秒末这1秒的时间间隔内，选项C正确；第4秒末指第4个1秒的最后时刻，第5秒初指第5个1秒的开始时刻，二者指同一时刻，选项D正确．
答案：ACD
9．第26届世界大学生运动会火炬传递从清华大学出发，如图所示是火炬传递过程中的一情景．观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的火炬火焰，关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)(　　)
A．甲、乙两火炬手一定向左运动
B．甲、乙两火炬手一定向右运动
C．甲火炬手可能运动，乙火炬手向右运动
D．甲火炬手可能静止，乙火炬手向左运动
解析：由旗帜形状可知风向左吹，故乙一定向左运动；甲可能静止，可能向右运动，也可能向左运动，向左运动时，速度小于风速．
答案：D
10．(多选)甲、乙、丙三人各乘一个热气球(如下图所示)，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，丙匀速上升
C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速下降，且v丙＞v甲
D．以上说法均不正确
解析：甲、乙、丙三人在观察其他物体的运动时，是以自己所乘的热气球为参考系的．楼房和地面连为一体，是同一个参考系，甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙相对于地面也在匀速下降，且乙下降的速度v乙大于甲下降的速度v甲；甲看到丙匀速上升，则丙的运动有三种可能情况：①丙静止；②丙匀速上升；③丙匀速下降，但v丙＜v甲．而在这三种可能的情况下，丙看到乙一定是匀速下降，符合题意．故选项A、B正确．
答案：AB