1.1质点 参考系--高中物理必修一素养提升学案

中小学教育资源及组卷应用平台
高中物理必修一素养提升学案
第一章　运动的描述
1.1 质点　参考系
【课标解读】
1．了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件。
2．经历质点模型的建构过程，初步体会建构物理模型的思维方式。
3．了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义。结合实例，了解不同参考系中对同一运动的描述可能不同，体会运动的相对性和绝对性。
【物理科学素养】
【教材研习】
知识点 1　物体和质点
1．质点的定义：忽略物体的__大小__和__形状__，把物体简化为一个具有__质量__的点，这样的点称为质点。
2．把物体看作质点的条件：物体的__大小__和__形状__对研究问题的影响可以忽略。
3．理想化模型：在物理学中，突出问题的__主要因素__，忽略__次要因素__，建立__理想化__的物理模型，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是一种理想化模型，实际并不存在。
【温馨提示】在高中物理中，我们主要研究那些能够简化为质点的物体的运动，所以常常不区分“物体”和“质点”两个词。
知识点 2　参考系
1．定义：在描述一个物体的运动时，首先要选定某个其他物体作为参考，这种用来作为__参考__的物体叫作参考系。
2．参考系的选取
(1)参考系的选取是__任意__的，但选取的参考系不同，结论往往__不同__，通常选__地面__为参考系。
(2)参考系既可以是__静止__的物体，也可以是__运动__的物体。
【温馨提示】：物体被选作参考系后，就认为该物体是静止的。
【自主思考】
1. 判断下列说法的正误。（正确的打“√”，错误的打“×”）『判一判』
(1)自然界中没有绝对静止的物体。(√)
(2)很小的物体一定能看作质点，较大的物体有时也能看作质点。(×)
(3)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。(√)
(4)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。(×)
(5)选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同。(√)
(6)“坐地日行八万里”所对应的参考系是地面。(×)
【答案】（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）×
2. 下列奥运会项目中记录运动员比赛成绩时，可将运动员视为质点的是(　D　)
解析：击剑、蹦床、体操比赛时要注意运动员的肢体动作，不能将运动员看作质点；自行车比赛主要是看运动的快慢，运动员的大小和形状可以忽略，能看作质点。本题应选D。
3. 在我国古典小说《镜花缘》中有这样一句话：“去年一阵大风，把我院内一口井忽然吹到篱笆外去。”为什么“井”会被“吹到篱笆外去”？
解析：一个物体的运动状态的确定，关键取决于所选取的参考系。所选取的参考系不同，得到的结论也不相同。人之所以看到“井”会被“吹到篱笆外去”，说明说这句话的人是以篱笆为参考系的。
4. 近些年风靡全国的广场舞是一项男女老少皆宜的运动项目，当我们盯住一个人的舞蹈动作进行模仿学习时能把舞蹈者简化成一个点吗？当我们在广场上方观察人们的队形进行航拍时，能把舞蹈者简化成一个点吗？
【答案】不能　能
【解析】盯住一个人的舞蹈动作进行模仿学习时，重点是观察动作，所以不能把舞蹈者简化成一个点；当我们在广场上方观察人们的队形进行航拍时，重点是舞动者的位置，所以能把舞蹈者简化成一个点。
5.观察下面的漫画，图中司机说乘车人“你没动”，而路上的小女孩说他运动得“真快”。关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述中，司机和小女孩得到了不同的结论，但仔细一想他们都是对的。试分析小女孩和司机各自说话的根据。
提示：对于路旁的小女孩，她们观察乘客是以地面为参考系；而坐在车内的司机观察乘客是以车为参考系，故得到了不同的结论。
【要点提炼】
1. 质点
1．理想化模型
(1)“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。
(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。
(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。
2．对质点的理解
(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是质点没有大小、体积、形状与几何中的“点”有本质区别。
(2)质点是一种“理想化模型” 。
3．实际物体可看成质点的常见情况
特别提醒
物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对研究问题的结果的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情景中有的可视为质点，有的则不能视为质点。
【典例剖析】
典题1　如图所示，下列几种情况下的物体，哪些可将物体当作质点来处理(　C　)
A．甲：研究正在吊起货物的起重机的运动时
B．乙：研究正在旋转的硬币的运动时
C．丙：研究太空中宇宙飞船的位置时
D．丁：研究转动的门的运动时
思路引导：→→
解析：A、B、D选项中的研究对象的大小、形状忽略后，起重机、硬币、门的运动将无法研究，故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点；C选项中宇宙飞船的大小、形状忽略后，对于确定宇宙飞船的位置无影响，故C项中的宇宙飞船可以被当作质点。
思维升华：(1)质点要突出“具有质量”和“占有位置”的特点，质点没有大小和形状，它的质量就是它所代替的物体的质量。
(2)质点没有大小和形状，因而质点是不可能转动的，任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。
【针对训练】
1．(2021·湖北省黄冈市麻城市实验中学高一月考物理试题) 国庆阅兵中展示了“大国重器”东风41，电视直播的解说词中这样介绍东风41核导弹：“战略制衡、战略摄控、战略决胜，东风41洲际战略核导弹是我国战略核力量的中流砥柱！”关于东风41导弹，下列说法中正确的是(　C　)
A．因为质点就是体积很小的点，所以导弹不可以被看成质点
B．判断导弹方队经过天安门广场时队列是否整齐，可以把导弹看成质点
C．研究导弹在空中远距离飞行的轨迹时可以把导弹看成质点
D．研究导弹在发射架上发射的运动时间时可以把导弹看成质点
解析：物体能否可看作质点，关键是看它的大小形状对所研究的问题能否忽略不计没有影响，故体积很小的点不一定能看作质点；在研究导弹的运动轨迹时可以把导弹看成质点，选项A错误；判断导弹方队经过天安门广场时队列是否整齐，导弹的大小不能忽略，不可以把导弹看成质点，选项B错误；研究导弹在空中远距离飞行的轨迹时导弹的大小可以忽略，可以把导弹看成质点，选项C正确；研究导弹在发射架上发射的运动时间时导弹的大小不能忽略，不可以把导弹看成质点，选项D错误。
【知识点探究】?
参考系
情境导入_
观察下面的漫画，图中司机说乘车人“你没动”，而路上的小女孩说他运动得“真快”。关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述中，司机和小女孩得到了不同的结论，但仔细一想他们都是对的。试分析小女孩和司机各自说话的根据。
提示：对于路旁的小女孩，她们观察乘客是以地面为参考系；而坐在车内的司机观察乘客是以车为参考系，故得到了不同的结论。
【要点提炼】
1．选择参考系的意义：要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系。只有选定参考系后，才能研究物体做怎样的运动。
2．选择参考系的原则：(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。
(2)参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，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。
(3)在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系。
3．参考系的四个特性：
相对性 用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的。
任意性 参考系的选择具有任意性，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
同一性 比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系。
差异性 同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。
特别提醒
(1)分析具体的问题时，选择合适的物体作为参考系，可使问题变得简单。
(2)解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。
【典例剖析】
典题2
观察图中屋顶的炊烟和小红头发的飘动方向，可知风与小红的运动情况，其中正确的是(　B　)
A．风是向左吹的，小红向左运动的速度比风的小
B．风是向左吹的，小红向左运动的速度比风的大
C．风是向右吹的，小红是向左运动的
D．风是向左吹的，小红是向右运动的
思路引导：→→→
解析：选地面为参考系，由屋顶的炊烟方向可知风向左吹。因为小红的头发向右飘，所以小红一定向左运动且速度比风速大，故选项B正确。
思维升华：对于观察到运动现象，判断观察者观察时所选取的参考系，有两种方法：
(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，看对所研究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。
【针对训练】
2．(2020·杭州高一期中)“空手把锄头，步行骑水牛，人从桥上过，桥流水不流。”是《中国诗词大会》某期节目里选用的古诗，从物理学的角度看，其中“桥流水不流”所选择的参考系是(　A　)
A．水　　 B．牛　　
C．桥　　 D．人
解析：“桥流水不流”可以理解为“桥动水不动”，意思就是说桥在运动，水在静止。这是以水为参照物观察到的现象，故选A。
核心素养提升
考点一　物体和质点
1．(2022·长安一中高一期中)关于质点的概念，下列说法正确的是(　　)
A．旋转的物体，肯定不能看成质点
B．只要物体运动得不是很快，就一定可以把物体看成质点
C．只有质量很小的物体才可以看成质点
D．质点是把物体抽象成有质量而没有大小的点
答案　D
解析　质点是把物体抽象成有质量而没有大小的点，当物体的大小和形状对于所研究的问题可以忽略时，物体就可以看成质点，故A、B、C错误，D正确。
2．(2023·萍乡市湘东区高一期中)2022年9月30日12时44分，我国空间站在400公里的高空上演了一场惊心动魄的“太空泊车”，将23吨的“问天”实验舱从节点舱的前向对接口缓慢平移至相差90°的侧向对接口，并再次对接锁紧。“问天”实验舱照片如图所示，下列情况中空间站一定可以视为质点的是(　　)
A．航天员在舱内做实验时
B．估算空间站绕地球一周所用时间时
C．空间站闪避太空垃圾时
D．空间站“太空泊车”对接时
答案　B
解析　航天员在舱内做实验时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故A错误；估算空间站绕地球一周所用时间时，可以忽略空间站的形状和大小，可以看作质点，故B正确；空间站闪避太空垃圾时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故C错误；空间站“太空泊车”对接时，不能忽略空间站的形状和大小，不能看作质点，故D错误。
3．(2022·深圳市新安中学高一期中)2022年北京冬奥会中国队以9金4银2铜的好成绩圆满收官！中国队用他们的拼搏和汗水带给大家一次次难忘的回忆。下列关于冬奥比赛项目的说法正确的是(　　)
A．研究甲图中冰球运动员击球动作时，运动员可以看成质点
B．研究乙图中大跳台运动员空中转体动作时，运动员可视为质点
C．研究丙图中15公里越野滑雪运动员比赛成绩时，运动员可视为质点
D．研究丁图中花样滑冰运动员的动作时，运动员可视为质点
答案　C
解析　研究题图甲中冰球运动员击球动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故A错误；研究题图乙中大跳台运动员空中转体动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故B错误；研究题图丙中15公里越野滑雪运动员比赛成绩时，可以忽略运动员的形状和大小，因此运动员可以看成质点，故C正确；研究题图丁中花样滑冰运动员的动作时，不能忽略运动员的形状和大小，因此运动员不可以看成质点，故D错误。
4．(2022·高邮市高一期中)以下关于质点的说法正确的是(　　)
A．裁判员为正在参加吊环比赛的运动员评分时，可以把运动员看成质点
B．研究“天问一号”着陆巡视器登陆火星的姿态时，不能把“天问一号”看成质点
C．一山路转弯处较狭窄，司机判断汽车是否能安全通过，可以把汽车看成一个质点
D．研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论什么情况下，自行车都不能被看成质点
答案　B
解析　裁判员为正在参加吊环比赛的运动员评分时，不可以把运动员看成质点，否则就没有运动员的动作可言了，A错误；研究“天问一号”着陆巡视器登陆火星的姿态时，其大小和形状都不能忽略，不能把“天问一号”看成质点，B正确；一山路转弯处较狭窄，司机判断汽车是否能安全通过，汽车的大小不能忽略，不可以把汽车看成质点，C错误；当研究自行车骑行几百米甚至几千米的时间时，自行车就可以看成质点，D错误。
考点二　参考系
5.中国是掌握空中加油技术的少数国家之一，如图是我国自行研制的第三代战斗机“歼－10”在空中加油的情景，以哪个物体为参考系，可以认为加油机是运动的(　　)
A．“歼－10”战斗机
B．地面上的房屋
C．加油机中的飞行员
D．“歼－10”战斗机中的飞行员
答案　B
解析　加油机相对于“歼－10”战斗机位置不变，以“歼－10”战斗机为参考系，加油机是静止的，故A错误；加油机相对于地面上的房屋位置不断变化，以地面上的房屋为参考系，加油机是运动的，故B正确；加油机相对于加油机中的飞行员位置不变，以加油机中的飞行员为参考系，加油机是静止的，故C错误；以“歼－10”战斗机中的飞行员为参考系，加油机相对于“歼－10”战斗机中的飞行员位置不变，加油机是静止的，故D错误。
6.(2023·浙江1月选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，则(　　)
A．选地球为参考系，“天和”是静止的
B．选地球为参考系，“神舟十五号”是静止的
C．选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的
D．选“神舟十五号”为参考系，“天和”是运动的
答案　C
解析　“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨绕地球运动，选地球为参考系，二者都是运动的，A、B错误；“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，二者相对静止，C正确，D错误。
7．(2023·江门二中月考)每天早上校园里都响起琅琅的读书声，同学们通过诵读经典，尽享经典之美，感受诗词之趣，从古人的智慧和情怀中汲取营养，涵养心灵。下列说法不正确的是(　　)
A．“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中“青山相对出”选择的参考系是孤帆
B．“明月松间照，清泉石上流”中“清泉石上流” 选择的参考系是石头
C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述水的运动的
D．“飞花两岸照船红”是以船为参考系描述花的运动的
答案　C
解析　“青山相对出”选择的参考系是孤帆，A正确；“清泉石上流”选择的参考系是石头，B正确；“一江春水向东流”是以河岸为参考系来描述水的运动的，C错误；“飞花两岸照船红”是以船为参考系描述花的运动的，D正确。
【能力综合练】
8.(2022·广州市越秀区高一期末)如图所示是特技跳伞运动员的空中造型图。当运动员保持该造型向下落时，其中一名运动员A俯视大地，看到大地迎面而来。下列说法正确的是(　　)
A．若运动员A以对面的运动员为参考系，他是运动的
B．若运动员A以旁边的运动员为参考系，地面是静止的
C．当运动员A俯视大地时，看到大地迎面而来，是以大地为参考系的
D．以大地为参考系，运动员是运动的
答案　D
解析　若运动员A以对面的运动员为参考系，他是静止的，以旁边的运动员为参考系，地面是运动的，故A、B错误；当运动员A俯视大地时，看到大地迎面而来，是以他自己为参考系，故C错误；以大地为参考系，运动员是运动的，故D正确。
9．双人同步跳水，是竞技跳水项目之一。比赛时，两名运动员要同时从跳板或跳台上起跳、同时完成动作、同时入水。在东京奥运会跳水项目女子双人3米板比赛中，两名中国选手夺冠，她们配合完美默契，动作如同“复制粘贴”。下列说法正确的是(　　)
A．教练为了研究两人的技术动作，可将这两人看成质点
B．两人在下落过程中，感觉水面是静止的
C．一名运动员感觉另外一名运动员是静止的
D．观众观看两人比赛时，可将两人看成质点
答案　C
解析　研究两人的技术动作时，两人的形状和大小不能忽略，不能看成质点，A错误；两人在下落过程中，以两人为参考系，水面在上升，B错误；以该名运动员为参考系，另外一名运动员处于静止状态，C正确；观众观看两人比赛时，观看的是两人的动作，不能将两人看成质点，D错误。
10.在电视连续剧《西游记》中，常常有“孙悟空”在“腾云驾雾”的镜头，如图所示，这通常是采用“背景拍摄法”，让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，摄影师把人物动作和飘动的白云等一起摄入镜头，放映时，观众就感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”。这时，观众所选的参考系是(　　)
A．“孙悟空” B．平台
C．急速飘动的白云 D．观众自身
答案　C
11．(多选)(2022·成都七中高一期末)如图所示，甲、乙、丙3人乘不同的热气球，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、丙的运动可能是(　　)
A．甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙停在空中
B．甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速上升
C．甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲
D．甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙答案　ABD
解析　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，说明乙匀速下降，而且v乙>v甲 ，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，丙可能停在空中，也可能匀速上升，丙还可能匀速下降，且v丙【尖子生选练】
12．(2022·孝感市高一期中)一只蜂鸟和汽车在平直公路上以相同的速度并列运动。如果这只蜂鸟的眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹是四幅图中的(　　)
答案　C
解析　汽车与蜂鸟相对静止，车轮边缘上某点的运动轨迹是圆，故蜂鸟看到的这一点的运动轨迹也为圆，故选C。
13．(2023·邵东市第四中学高一期中)在地理课上同学们发现在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从东边落下的奇妙现象，这些现象条件是(　　)
A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大
C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大
答案　A
解析　由于地球自西向东旋转，故我们正常情况看到太阳从东边升起，西边落下。如果时间在清晨，飞机向东飞行，飞机相对于太阳向东运动，乘客看到太阳仍从东边升起；若向西边飞行，且速度大于此纬度地球自转速度，就会看到太阳从东边落下，故A正确，B错误；如果时间在傍晚，飞机自东向西飞行的速度大于此纬度地球的自转速度，乘客看到太阳从西边升起；若飞机正在由西向东飞行，则乘客看到太阳从西边落下，
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)