1.1 质点 参考系 导学案 2025-2026学年人教版(2019)高中物理必修第一册(含答案)

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名称 1.1 质点 参考系 导学案 2025-2026学年人教版(2019)高中物理必修第一册(含答案)
格式 docx
文件大小 190.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-08-14 22:07:23

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文档简介

1.1 质点 参考系
【学习目标】
1.通过任务1及其活动,了解质点的含义,知道将物体抽象为质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点。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,认识物理模型在探索自然规律中的作用。(物理观念、科学思维)
2.通过任务2及其活动,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。(物理观念、科学思维)
【自主预习】
思考并回答问题。
思考1:教练研究运动员以不同方式跳高时,是否可将运动员看成质点?裁判员记录运动员以不同方式跳高所取得的成绩时,是否可将运动员看成质点?请说明理由。
思考2:如图所示,坐在行驶火车中的小孩是静止的还是运动的?说明理由。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)只有体积很小的物体才可以看作质点,体积较大的物体不能看作质点。 (  )
(2)质点是一个理想化模型,实际上也是存在的。 (  )
(3)研究同一物体的运动时,不论选取怎样的参考系,其结论都是相同的。 (  )
(4)参考系可任意选取(除自身外),而研究物体的运动时(如汽车加速),通常以地面为参考系。 (  )
(5)比较火星与地球的公转速度大小时,应选择太阳为参考系。 (  )
【合作探究】
任务1 构建质点模型
  周末,小华与爸爸一起锻炼。如图,他们沿着一公园湖边的跑道跑步,并佩戴了记录手表。
1.在研究小华跑一圈的轨迹与平均快慢时,能不能把他看作质点?为什么?
2.爸爸比小华身材高大得多,在使用记录手表(含卫星定位系统)跟踪他们晨跑的位置时,从卫星定位的角度出发,两人的大小差异重要吗?此情况下两人是否可以被看作质点?请说明理由。
3.若要研究他们跑步时手臂摆动的姿势对跑步快慢的影响,此时还能把他们看作质点吗?说说你的理由。
质点:我们在研究物体的运动时,在某些特定情况下,可以不考虑物体的①________和②________,把它简化为一个具有③________的点,这样的点称为质点。
问题讨论
(1)沿某方向推动教科书,教科书在水平桌面上做直线运动(如图),若要测量书移动的距离,能否将它视为质点?为什么?
(2)书围绕自身某点转动时,若要讨论书边缘某点的运动情况,能否将书视为质点?为什么?
应用 物体能否看成质点的判断
(2025·浙江1月选考)我国水下敷缆机器人如图所示,具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力。下列情况下可将机器人看成质点的是(  )。
A.操控机器人进行挖沟作业
B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置
D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
研究对象
和研究问题→形状和大小对
问题有无影响→确定能否
看成质点
【归纳总结】物理学研究方法——建立理想化物理模型
(1)理想化模型是在物理研究中,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的,是物理学经常采用的一种科学研究方法。质点就是典型的理想化模型之一。
(2)理想化模型是为了研究方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在。
任务2 怎样判断动与静
  生活中我们对待一件事情经常有不同的理解,请你观察图片及其中的文字,思考他们的结论是否正确。
1.图片中的司机、女孩的判断是否正确?请分别从他们的角度阐述。
2.为什么说运动是绝对的?既然运动是绝对的,那么为什么我们还说某物体静止?
3.研究物体的运动时,为什么必须选择参考系?
1.参考系: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,观察物体的位置相对于被选作参考的“其他物体”是否随④________变化,以及怎样变化。这种用来作为⑤________的物体叫作参考系。
2.参考系的特性
必要性:参考系在描述运动时是必需的,没有参考系就无法描述运动。物体是运动的还是静止的取决于所选择的参考系。
同一性:比较不同物体的运动时,必须选择同一参考系。
任意性:参考系的选取具有任意性,但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
差异性:对于同一物体而言,由于选定的参考系不同,所得出的关于运动的结论可能会不同。
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。
活动 判断动与静
2025年春节期间,多地上演了科技与艺术完美融合的视觉盛宴——无人机灯光秀,如同繁星将夜空点缀得格外动人。某地用500架无人机组成的编队,构成图示的璀璨画面,这个阵型在夜空中由远而近,星光熠熠,喜气洋洋。
(1)以“蛇尾”最后一架无人机为参考系,该无人机群是静止的还是运动的?
(2)以地面上的房屋为参考系,该无人机群是静止的还是运动的?
应用 巧选参考系解决问题
某人划船逆流而上,当船经过一座桥时,船上一救生圈掉进河里,假设救生圈立即获得与水流速度相同的速度,但船一直航行至上游某处时此人才发现,并立即返航追赶,经过2 h追上救生圈时,发现救生圈距桥8 km。若此人向上游和下游划船时,船相对水的速度大小相同,则河水的流速为多少?
(1)救生圈相对河水是运动的还是静止的?
(2)船从救生圈掉落到追上救生圈经过的时间是多少?
【归纳总结】分析有关参考系问题的思路
(1)分析有关参考系的问题时,不一定要以地面为参考系,应视物体所处的实际情境具体分析,设定为参考系的物体视为静止,就相当于站在这个物体上去观察其他物体。
(2)判断物体运动或静止的一般步骤:①确定研究对象;②根据题意选取参考系;③分析被研究的物体相对于参考系有没有发生位置变化。若变化,则物体相对参考系是运动的;反之,物体相对参考系是静止的。
【归纳总结】分析有关参考系问题的思路
(1)分析有关参考系的问题时,不一定要以地面为参考系,应视物体所处的实际情境具体分析,设定为参考系的物体视为静止,就相当于站在这个物体上去观察其他物体。
(2)判断物体运动或静止的一般步骤:①确定研究对象;②根据题意选取参考系;③分析被研究的物体相对于参考系有没有发生位置变化。若变化,则物体相对参考系是运动的;反之,物体相对参考系是静止的。
【随堂检测】
1.(任务1)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,质点就是这种理想化物理模型之一。下列关于质点的说法正确的是 (  )
A.体积很小、质量很小的物体一定可以视为质点
B.当研究一列火车全部通过桥所需的时间时,可以把火车视为质点
C.研究自行车的运动时,因为车轮在转动,所以无论在什么情况下,自行车都不能看成质点
D.地球虽大,但研究地球绕太阳公转周期时,可将地球看作质点
2.(任务1)(改编)(多选)2025年1月21日1时12分,经过约8.5小时的出舱活动,神舟十九号乘组3名航天员密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。下列说法正确的是 (  )
A.研究航天员出舱太空飘行的姿态时,可将航天员看作质点
B.研究出舱航天员与舱内航天员的相对位置时,可将他们看作质点
C.研究机械臂旋转的工作过程时,可将机械臂看作质点
D.研究出舱航天员随飞船绕地球的运动时,可将航天员看作质点
3.(任务2)“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风,卧看满天云不动,不知云与我俱东”,关于“榆堤”“云”“我”的运动与静止的有关说法正确的是 (  )
A.以船为参考系“我”是静止的
B.以船为参考系“榆堤”是静止的
C.以“榆堤”为参考系“我”是静止的
D.以“榆堤”为参考系“云”是静止的
4.(任务2)某校高一的新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向东运动
参考答案
自主预习
思考1:教练研究运动员以不同方式跳高时,运动员的身高、动作不可忽略,不能将运动员看成质点;裁判员记录运动员以不同方式跳高所取得的成绩时,是记录运动员越过横杆的高度,不必关注运动员的身高、动作等,可以将运动员看成质点。
思考2:不选定参考系,无法描述小孩的运动。相对于地面,小孩是运动的;而相对于行驶的火车,小孩是静止的。
判断 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
合作探究
任务1
问题引领
1.能把他看作质点。因为在研究跑一圈的轨迹与平均快慢时,身体的大小和形状对所研究的这个问题没有影响,我们关注的是小华整体的运动轨迹和完成一圈运动所需的时间,所以可以忽略他的大小和形状,将其看作质点。
2.在使用记录手表(含卫星定位系统)跟踪他们晨跑的位置时,两人的大小差异不重要,卫星定位系统关注的是他们在跑道中的身体整体位置,他们自身的大小和形状相比于跑步场所(或城市)的范围来说极其微小,对确定其位置没有影响,所以可以将他们看作质点来跟踪其位置 。
3.此时不能把他们看作质点。因为研究手臂摆动姿势对跑步快慢的影响时,身体各部分的运动情况(如手臂摆动)是研究的关键,不能忽略身体的形状和大小,如果看成质点就无法研究手臂摆动姿势了,所以此时不能把他们看作质点。
知识生成 ①大小 ②形状 ③质量
应用探究
活动 (1)书沿某方向在桌面上运动时,各点的运动情况相同,可以用一个点的运动来表示整本书的运动情况,故可将书视为质点。
(2)书围绕自身某点转动时,书上各点的运动情况不同,与书的形状和大小有关,故不能将书视为质点。
例1 C 【解析】操控机器人进行挖沟作业时,需要关注机器人的挖沟动作、机械臂的姿态变化等细节,其形状和大小不可忽略,不能将机器人看成质点。监测机器人搜寻时的转弯姿态时,要研究机器人的转动情况,其形状和大小不能忽略,不能将机器人看成质点。定位机器人在敷埋线路上的位置时,机器人的形状和大小相对敷埋线路来说可忽略不计,可将机器人看成质点。测试机器人敷埋作业时的机械臂动作时,需要研究机械臂的具体动作,机器人的形状和大小不能忽略,不能将机器人看成质点。综上可知只有C项符合题意。
任务2
问题引领
1.图片中的司机、女孩的判断,从他们自身的角度来判断都是正确的。司机以自己(汽车)为参考系,乘客没动,是静止的。女孩以地面为参考系,乘客(汽车)是运动的,并且运动得很快。
2.站在路边的女孩,虽然相对地面静止,但随地球一起自转的同时,还随地球绕太阳公转,整个宇宙中的星体都在运动,即一切物体都处于永恒的运动中,所以说运动是绝对的。乘客以司机作参考,位置没有发生改变,我们就说乘客相对于司机是静止的,这种静止是相对的。
3.因为运动是绝对的,而静止是相对的,所以要描述一个物体是否运动、怎样运动的时候必须选择参考系。并且选择不同的参考系时,对运动的描述通常不一样。
知识生成 ④时间 ⑤参考
应用探究
活动 (1)选“蛇尾”最后一架无人机为参考系,该无人机群相对参考系的位置未发生变化,无人机群是静止的。
(2)以地面上的房屋为参考系,该无人机群相对房屋的位置发生了变化,无人机群是运动的。
例2 【提示】(1)静止的。(2)4 h。
【解答】先以水为参考系,此时河水与救生圈相对静止,即河水的流速与救生圈漂流的速度相等。又因为船返航时追上救生圈经过了2 h,则救生圈实际漂了4 h,以桥为参考系,可知救生圈的位移为8 km,故河水的流速v==2 km/h。
随堂检测
1.D 【解析】物体能否看作质点,关键在于在研究的问题中,物体的大小和形状能否忽略,并不是质量、体积很小的物体一定可以视为质点,例如原子的质量和体积都很小,在研究原子内部结构时不能将其看作质点,A项错误;研究一列火车全部通过桥所需的时间时,火车的长度不能忽略,故火车不能视为质点,B项错误;当研究自行车长距离运动时,自行车的大小和形状可以忽略,可以看成质点,C项错误;研究地球绕太阳公转周期时,地球直径远远小于轨道半径,地球的大小和形状可以忽略,因此可以看作质点,D项正确。
2.BD 【解析】研究航天员出舱太空飘行的姿态时,航天员的形状和大小不能忽略不计,不可以将航天员看作质点,A项错误;研究出舱航天员与舱内航天员的相对位置时,他们的形状和大小可以忽略,可以将他们看作质点,B项正确;研究机械臂旋转的工作过程时,机械臂的形状和大小不能忽略不计,不可以将机械臂看作质点,C项错误;研究出舱航天员随飞船绕地球的运动时,航天员的形状和大小能忽略不计,可将航天员看作质点,D项正确。
3.A 【解析】人卧在船上,船在河中行驶,当以船为参考系时,“我”是静止的,A项正确;以船为参考系“榆堤”是运动的,B项错误;以“榆堤”为参考系“我”是运动的,C项错误;根据“卧看满天云不动”,可知人与云相对静止,可知当以“榆堤”为参考系时,“云”是运动的,D项错误。
4.D 【解析】乙车内的同学看见路旁的树木向西移动,说明乙车相对地面向东运动;甲车内一同学看见乙车没有运动,说明甲、乙两车的运动情况一样。所以以地面为参考系,甲、乙两车以相同的速度向东运动,D项正确。