高中物理 教科版必修1 第一章第1节《质点 参考系 空间 时间》教学案

1.1 质点 参考系 空间 时间
[目标定位]　1.理解质点的概念，知道质 ( http: / / www.21cnjy.com )点是一种理想化模型，并能判断物体是否可以被看做质点.2.理解参考系的概念，知道运动具有相对性.3.知道空间的概念，能区分时刻和时间，会在坐标轴上表示时间和时刻．
一、机械运动
物体运动有多种形式，其中最简单的一种是一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫做机械运动．
二、质点
1．在研究一个物体的运动时，如果被研究物体 ( http: / / www.21cnjy.com )的形状和大小在所讨论的问题中可以忽略，就可以把整个物体简化为一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点称为质点．质点是一个理想化的物理模型．
2．一个物体能否看做质点，完全取决于所研究问题的性质，而不是看物体实际体积的大小．
　想一想：
2013年10月1日，丽丽一家坐高铁从北京到成都，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？
答案　不能　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．
三、参考系
1．物体的运动和静止是相对的，要确定一个物 ( http: / / www.21cnjy.com )体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参考，这个被选作参考的物体叫做参照物，也称为参考系．
2．选择的参考系不同，对同一研究对象运动情况的描述就可能不同．参考系的选择原则是任意的，但在研究地面上
物体的运动时，通常取地面或相对于地面静止的物体为参考系．
　想一想：
作为参考系的物体一定是静止在地面上的物体吗？
答案　不是；参考系的选取是任意的，可以选择静止在地面上的物体，也可以选择在地面上运动的物体．
四、空间　时间　时刻
1．任何物体的运动都是在空间和时间中进行的．
2．时刻：指某一瞬时．
3．时间：指两个时刻之间的间隔．
4．时刻和时间可以在表示时 ( http: / / www.21cnjy.com )间的时间轴上表示出来，时间轴上的点表示时刻；时间轴上的一段距离表示的是时间．如果t1、t2分别对应于时间轴上的两个点，则两个时刻之间的时间Δt＝t2－t1.
　想一想：
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”？
答案　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.
一、对质点的理解
1．质点不同于几何中的“点”．质点是用来代替物体的有质量的点，具有质量，没有大小、体积、形状；与几何中的“点”有本质的区别．
2．质点是一种“理想化模型”是为了研究 ( http: / / www.21cnjy.com )问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．它是抓住了主要因素——物体的质量，忽略了次要因素——大小和形状，是典型的物理模型之一．
3．把物体看做质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计．
例1　(2013浙江高一期中)关于质点，下列说法正确的是(　　)
A．很小的物体总可以看成质点，较大的物体有时也能看成质点
B．分析香蕉球(旋转的足球)的轨迹弯曲的成因时，可以把足球看成质点
C．研究运动员跨栏时的动作时，运动员可以看成质点
D．质点是为了突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型
解析　物体看做质点的条件是物体的形 ( http: / / www.21cnjy.com )状和大小对研究的问题没有影响，与物体大小无关，所以A错误，D正确；研究香蕉球的轨迹弯曲成因，足球各部分的运动情况不同，所以足球不能看做质点，B错误；研究跨栏运动员动作时进行技术分析，不能将运动员看做质点，C错误．
答案　D
借题发挥　一个物体能否看做质点不是以其大小而论的，更不能看物体的轻重，而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响．
针对训练　在考察下列运动员的比赛成绩时，可将运动员看做质点的是(　　)
解析　马拉松赛跑测量的运动员跑完全程的时间，与运动员的形状和大小无关；跳水、击剑、体操比赛时，要看运动员的肢体动作，所以不能看成质点．
答案　A
二、对参考系的理解
1．物体的运动是绝对的，静止是相对的，选定参考系之后，才能知道所研究物体的运动情况．
2．参考系的选取是任意的．在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、简单为基本原则．通常选地面或地面上静止不动的物体为参考系．
3．对于同一个物体，选取不一样的参考系，观察的结果也会不同．
例2　如图111所示，由于风的缘故，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111
A．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
解析　从河岸上的旗帜的运动方向，可 ( http: / / www.21cnjy.com )以判断风向右吹，由此可以判断B船一定向右运动且比风速快；A船可能静止，可也可能向左运动，还有可能向右运动，但是比风速慢．
答案　C
针对训练　以下说法正确的是(　　)
A．参考系就是不动的物体
B．任何情况下，只有地球才是最理想的参考系
C．不选定参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的
D．同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果
解析　参考系是假定为不动的物体，实际上也运动 ( http: / / www.21cnjy.com )，A错；同一物体选择不同的参考系，其运动形式的表述一般不同，选择时以方便、简单为主，不选取参考系，就无法描述物体的位置变化，无法研究其运动，故B错，C、D对．
答案　CD
三、对时间和时刻的认识
1．区别与联系
时间 时刻
区别 物理意义 时间是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度 时刻是事物运动、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志
时间轴上的表示方法 时间轴上的一段线段 时间轴上的一个点
对应运动描述量 路程、位移 位置
描述关键词 “3秒内”“前3秒内”“后3秒内”“第1秒内”“第1秒到第3秒”等 “3秒末”“第3秒末”“第4秒初”“八点半”等
联系 两个时刻的间隔即为一段时间，时间是能展示运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比是一张照片
2.两者在时间轴上的表示(如图112)
图112
(1)一段时间的结束是下一段时间的开始，所以第n s末与第(n＋1) s初是指同一时刻．
(2)第几秒内表示1 s的时间间隔．
(3)日常生活中所说的“时间”，有时指时间间隔，有时指时刻．在物理学中，时间的含义就是时间间隔．
例3　以下的说法中指时间的是(　　)
A．成都开往苏州的L236次列车于08时41分从成都东出发
B．某人用15 s跑完100 m
C．中央电视台新闻联播节目每天19时开始
D．某场足球赛甲队用时80分钟才攻入一球
解析　选项A、C中的数据都 ( http: / / www.21cnjy.com )是时间轴上的一个点，指的都是时刻；而B项中15 s是与跑完100 m这一运动过程相对应，指的是时间间隔，故答案选B、D.
答案　BD
借题发挥　时刻是事物运动 ( http: / / www.21cnjy.com )、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志，某一时刻与物体的某一位置相对应，在时间轴上对应一个点；时间间隔则是事物运动、发展、变化所经历的过程，是两个时刻之间的间隔，在时间轴上对应一段线段．
针对训练　关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　)
A．时间很长，时刻很短
B．第2 s内和2 s都是指一段时间
C．时间就是时刻，时刻就是时间
D．“北京时间12点整”指的是时刻
解析　时间指一过程，时刻指某一瞬时，A ( http: / / www.21cnjy.com )项错；第2 s内和2 s都指时间间隔，B项对；时间和时刻的意义截然不同，C项错；12点整指的是时刻，D项对．
答案　BD
看做质点的条件
1．下列关于质点的说法中，正确的是(　　)
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在
B．只有体积很小的物体才能被看成质点
C．万吨巨轮非常大，无论何时都不能看做质点来处理
D．如果物体的形状和大小与所研究的问题无关或属于次要因素，可把物体看成质点
解析　质点是由实际物体抽象而得到的，只 ( http: / / www.21cnjy.com )有质量，没有大小，不占据空间，是一个理想化模型，实际上并不存在，A对；体积很小的物体不一定都能看成质点，体积较大的物体有时也能看成质点，B错；当物体的形状、大小与所研究的问题无关或属于次要因素时，可忽略其形状、大小，物体可看成质点，C错，D对．
答案　AD
2．(2014四川绵阳市期末)下列关于质点的说法正确的是(　　)
A．用GPS定位系统研究出租车所在位置时，可以将出租车看做质点
B．研究火车通过一长度为200 m的隧道所需时间时，可以将火车看做质点
C．研究“嫦娥三号”绕月球运动一周所需时间时，可将“嫦娥三号”看做质点
D．研究地球上四季变化的成因时，可以将地球看做质点
解析　出租车的大小和出租车到卫星的 ( http: / / www.21cnjy.com )距离相比可以忽略，出租车能看成质点；火车的长度和隧道相比不可忽略，火车不能看成质点；“嫦娥三号”离月球表面的高度与其自身大小相比，可以忽略自身大小而视为质点；地球上四季变化的形成是地球自转的原因，所以不能将地球看做质点．
答案　AC
参考系的选取
3．如图113所示，宋代诗人陈与义乘着小 ( http: / / www.21cnjy.com )船在风和日丽的春日出游曾写下了一首诗，其中的两句是“卧看漫天云不动，不知云与我俱东”，表达了他对运动相对性的理解．诗中这两句涉及的参考系分别是(　　)
图113
A．岸和船 B．船和岸 C．都是岸 D．都是船
解析　“卧看漫天云不动”是以船为参考系的，“不知云与我俱东”是以岸为参考系的，故B正确．
答案　B
对时间和时刻的认识
4．下列计时数据指时刻的是(　　)
A．“嫦娥三号”的发射时间是2013年12月14日21时11分
B．列车到站时间晚点5分钟
C．在2012年伦敦奥运会中孙杨在1 500米自由游中以14分34秒14的成绩打破世界纪录
D．η介子的寿命是3×10－19秒
解析　晚点5分钟、孙杨游泳的成绩和η介子的寿命都是指事物运动或发展过程，指的是时间间隔，A描述的是事件发生的时刻．
答案　A
5．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的时间
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
解析　5 s时指的是5 s末这一时刻 ( http: / / www.21cnjy.com )；5 s内指的是前5 s这一段时间；第5 s内指的是4 s末到5 s末这1 s时间；前1 s末和后1 s初是同一时刻，故第4 s末和第5 s初是同一时刻．故正确答案为A、C、D.
答案　ACD