高中物理粤教版必修一学案 第一章+第一节+认识运动+Word版含答案

第一节认识运动
一、参考系
1．机械运动
(1)物体在空间的位置发生了变化，这样的运动称为机械运动。
(2)机械运动依据轨迹可分为直线运动和曲线运动，其中，直线运动中的匀速直线运动是最简单的机械运动。
2．参考系
(1)在描述物体的运动时用来作为标准的参照物叫参考系。
(2)描述同一运动，若选择不同的参考系，其观察结果可能是不同的。
(3)参考系的选取是自由的，一般视研究的问题而定。在研究地球上的物体的运动时，一般选地面为参考系。
二、质点在研究物体运动的过程中，如果物体的大小和形状在所研究问题中可以忽略，我们就可以把物体简化为一个点，认为物体的质量都集中在这个点上，这个点称为质点。
图1-1-1
1．自主思考——判一判
(1)参考系一定要选静止不动的物体。(×)
(2)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(×)
(3)比较两个物体的运动情况时可选择不同的参考系。(×)
(4)很大的物体不能看成质点，很小的物体才能看成质点。(×)
(5)球形物体可看成质点，其他形状的物体不能看成质点。(×)
(6)运动的物体不能看成质点。(×)
2．合作探究——议一议
(1)我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选择谁为参考系？我们坐在车里，描述车里同学的运动时，一般选择谁为参考系？
提示；我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选地面为参考系。我们坐在车里，描述车里同学的运动时，一般选汽车为参考系。
(2)研究一列火车从北京到上海的路程，火车能否看做质点？研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车能否看做质点？研究火车发动机、传动机构及车轮的转动时，火车能否看做质点？
图1-1-2
提示：研究一列火车从北京到上海运动的路程，火车可以看做质点；研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车的长度与桥梁的长度相比较不能忽略，火车不能看做质点；研究火车发动机、传动机构及车轮的转动，火车不能看做质点。
参考系的选取
1．参考系的选取原则：以观测方便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，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。
2．参考系的四个性质
标准性
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还是静止，都是相对于参考系而言的
任意性
参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动的描述尽可能简单为原则
统一性
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
[典例]　如图1-1-3所示，由于风，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1-1-3
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
[思路点拨]
(1)由河岸上的旗帜飘向判断风向。
(2)从船上的旗帜飘向结合风向判断船的运动方向。
[解析]　(1)A船运动情况的确定：由题图知A船与河岸上的旗帜均向右飘，则相对于风，A船、河岸都具有向左的运动速度，所以A船可能相对河岸静止，也可能以任意速度向左运动，还有可能以比风速小的速度向右运动。A、B错误。
(2)B船运动情况的确定：B船中旗帜向左飘，表明B船只能向右运动，且速度大于风速，C对，D错。
[答案]　C
参考系的确定和应用问题，往往与物体的相对运动相结合。分析和求解实际问题，必须明确只有选定参考系后，才能确定物体是否运动，运动得快还是慢。选择的参考系不同，则对同一物体运动的描述所作出的结论也不同。巧妙选取参考系，能使我们更方便地处理相对运动问题。一般应根据研究对象和研究对象所在的系统选取参考系，虽然参考系的选取是任意的，但是一定要以能方便、简洁地描述物体的运动为准则。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。
　
1．诗句“满眼波光多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是(　　)
A．船和山　　　　　　　　 B．山和船
C．地面和山 D．河岸和流水
解析：选A　参考系是为了研究问题的方便而假定不动的物体，在本题中作者和山之间的距离逐渐减小，而作者认为自己静止不动，从而“看山恰似走来迎”，故此现象选择的参考系是自己或者船与船上静止不动的物体。但实际上船是运动的，所谓是“船行”选择的参考系是河岸、山或者地球上相对地球静止不动的其他物体，故选A。
2．如图1-1-4所示，我国空军在进行空中加油训练。大型加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行。下列说法中正确的是(　　)
图1-1-4
A．选地面为参考系，受油机是静止的
B．选地面为参考系，加油机是静止的
C．选加油机为参考系，受油机是运动的
D．选加油机为参考系，受油机是静止的
解析：选D　选地面为参考系，受油机是运动的，故A错误；选地面为参考系，加油机是运动的，故B错误；加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行，选加油机为参考系，受油机是静止的。故C错误，D正确。
3．(多选)热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，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，丙匀速下降，且v丙＞v甲
C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速上升
D．以上说法均不对
解析：选AC　楼房和地面相当于同一参考系，所以，甲是匀速下降。乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙＞v甲。甲看到丙匀速上升，有3种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v甲。丙看到乙匀速下降，也有3种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙＜v乙。综上所述，A、C正确。
对质点的理解
1．对质点的认识
(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”，但是没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别。
(2)质点是一种“理想化模型”。
2．如何理解理想化模型
(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，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，突出事物的主要特征而建立的“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。
[典例]　第31届夏季奥林匹克运动会于2016年8月在里约热内卢举行，共设28个比赛大项目。下列可将运动员视为质点的是(　　)
[思路点拨]　一个物体能否看成质点，要看物体的大小和形状对研究问题的影响是否可以忽略。
[解析]　马拉松比赛时，由于长路程，运动员的大小形状可以忽略，可以看成质点，故A正确；跳水时，人们要关注运动员的动作，故运动员的大小形状不能忽略，不能看成质点，故B错误；击剑时要注意运动员的肢体动作，不能看成质点，故C错误；体操中主要根据运动员的肢体动作评分，故不能忽略大小和形状，故不能看成质点，故D错误。
[答案]　A
判断一个物体能否看成质点的思路
(1)判断研究问题的性质，即需要关注的要素是什么。
(2)假设物体的形状、大小被忽略，关注的要素是否受影响。
(3)若关注的要素不受影响，物体就能被看成质点；若受影响，则物体不能被看成质点。
1．下列关于质点的说法中，正确的是(　　)
A．只要是体积很小的物体都可以被看成质点
B．只要是质量很小的物体都可以被看成质点
C．质量很大或体积很大的物体都一定不能被看成质点
D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以被看成质点，有时不能被看成质点
解析：选D　质点是指在研究物体的运动时，根据研究的需要忽略物体的大小和形状，而突出物体具有质量这个要素，把物体简化为一个有质量的物质点，是实际物体的一种理想化的模型。一个物体能否被看成质点，是由物体的大小和形状对所研究问题的影响程度决定的，与物体的质量和体积的大小无关，所以正确选项为D。
2．在下列诗句中，加着重号的字表示的物体可以看成质点的是(　　)
A．大漠孤烟直，长河落日圆
B．两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山
C．天接云涛晓晓雾，星河欲转千帆舞
D．天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊
解析：选B　长河落日圆，描写日圆，太阳大小和形状不能忽略，故不能看成质点，故A错误；两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山，轻舟的大小可以忽略不计，故可以简化为质点，故B正确；星河欲转千帆舞，描写帆的动作，故不能看成质点，故C错误；风吹草低见牛羊，草的大小不能忽略，故不能看成质点，故D错误。
3．(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：选AD　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。A中飞机的大小对所研究的问题无影响，故可视为质点。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。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。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。A、D正确。
1．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．参考系就是绝对不动的物体
B．只有选好参考系以后，物体的运动才能确定
C．同一物体的运动，相对于不同的参考系，观察的结果可能不同
D．我们平常所说的楼房是静止的，是以地面为参考系的
解析：选BCD　参考系是为了描述物体的运动，选来作为标准的物体，它可以是运动的，也可以是静止的，故A错误。运动和静止是相对的，要描述物体的运动，必须选择参考系，故B正确。描述同一物体的运动时，若以不同物体作为参考系，观察结果可能不同，故C正确。当以地面为参考系时，楼房是静止的，故D正确。
2.如图1所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是(　　)
图1
A．大地　　　　　　　　 B．太阳
C．滑板运动员 D．步行的人
解析：选C　由于运动员和摄影师以相同的速度运动，故以运动员作为参考系，摄影师是静止的，所以运动员的图片是清晰的，但由于背景相对于运动员是运动的，所以背景相对于摄像机也是运动的，所以拍摄的背景是模糊的。故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是运动员，C正确。
3．下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是(　　)
A．诗句“飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的
B．“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮水作为参考系的
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山作为参考系的
D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗作为参考系的
解析：选C　选项A中的研究对象是“水”，流下三千尺，故是以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，扑面而来，是以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，已过万重山，是以万重山为参考系，该选项正确；选项D中的研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项错误。
4．物理学中引入“质点”概念，从科学方法说，属于(　　)
A．观察、实验的方法　　　　B．建立理想模型的方法
C．类比的方法 D．逻辑推理的方法
解析：选B　对于具有一定质量的物体，我们假设其质量集中在物体的中心，便抽象出质点模型，所以从科学方法来说，是属于建立理想模型的方法，故选项B正确。
5．物理学中的“质点”是一种理想化模型，研究下列物体的运动时可视为质点的是(　　)
A．研究运动员跳高的过杆动作
B．研究车轮边缘的速度
C．计算轮船在海洋中的航行速度
D．研究乒乓球的接发球技术
解析：选C　运动员在跳高时，要看人的动作是否符合要求，此时人不能看成质点；研究车轮边缘的速度时车轮的大小是不能忽略的，否则就没有车轮的边缘可言了，此时车轮不能看成质点；轮船的大小相对于海洋的大小来说是微不足道的，所以计算轮船在海洋中的航行速度时，可以忽略轮船的大小，能看成质点；研究乒乓球的接发球技术时，要考虑乒乓球的转动的情况，不能看成质点。综上所述，答案选C。
6．下面关于质点的正确说法有(　　)
A．计算火车通过站台的时间可把火车看成质点
B．研究沿地面翻滚前进的体操运动员的动作可把运动员看成质点
C．蚂蚁很小，可把蚂蚁看成质点
D．研究地球的公转时可把地球看成质点
解析：选D　计算时间需要用到火车的长度，不能将火车看成质点，A错。翻滚前进的运动员的不同部位运动不同，不能将其视为质点，B错。物体的大小不是判断它是否能视为质点的条件，C错。地球的大小远小于它与太阳间的距离，此时的地球可看成质点，D对。
7．从水平匀速飞行的飞机上向外自由释放一个物体，不计空气阻力，在物体下落的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．从飞机上看，物体静止
B．从飞机上看，物体始终在飞机的后方
C．从地面上看，物体做曲线运动
D．从地面上看，物体做直线运动
解析：选C　从飞机上看，就是以飞机为参考系，由于下落物体在水平方向的运动与飞机相同，所以看到物体竖直向下运动，即做直线运动，A、B两项均错误。从地面上看，就是以地面为参考系，这时物体除了竖直向下的运动，还有水平方向的运动，其轨迹为曲线，如同在地面上某一高度水平抛出的一小石块的运动轨迹，故C项正确，D项错误。
8．(多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。这样，当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进，离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法中正确的是(　　)
A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点
B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点
C．无论研究什么问题都可以把子弹看做质点
D．能否将子弹看做质点，取决于我们所研究的具体问题
解析：选BD　在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因而不可以把子弹看做质点，选项A错误；但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可以忽略，可以看做质点，故选项B、D正确，C错误。
9．(多选)汉语成语中有一个“形影不离”的成语，意思是人的身体和影子分不开，形容关系密切，经常在一起。在晴天的早上，某同学在操场上沿直线跑步，下列说法正确的是(　　)
A．以地面为参考系，影子是静止的
B．以地面为参考系，影子是运动的
C．以人为参考系，影子是静止的
D．以人为参考系，影子是运动的
解析：选BC　以地面为参考系，影子和人一起运动，影子始终在人一侧，相对于人不发生位置的变化，故以人为参考系，影子是静止的。以地面为参考系，影子和人都是运动的。选项B、C正确。
10．太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象。但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。要看到这一现象需满足的条件是(　　)
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，飞机的速度不能太大
解析：选C　由于我们习惯以地球为参考系，因地球自西向东自转，通常看到的自然现象是太阳从东边升起、西边落下，旅客要看到太阳从西边升起的奇妙现象，太阳此时一定在西方，才可能从西边升起，所以一定是在傍晚，A、B错；在傍晚时太阳正在向西方落下，要产生太阳升起的感觉，只有飞机“下落”速度大于太阳相对于地球的速度才能产生这种效果，即飞机向西飞行的速度大于太阳向西的速度，所以C对。
11．如图2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。
图2
(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？
解析：(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)。
答案：(1)不能　(2)能　(3)能
12．某人在河中划船逆流航行，经过A地时草帽落入水中，半小时后他才发觉，此时船已行至B点，于是他立即掉转船头追赶， 在A点下游5.4 km处的C点追上，该船相对水流的速率v1不变，求水流速率v2。
解析：该题如果取地面为参考系，运动过程复杂，易造成思维混乱而出错。这时我们不妨逆向思维，把流动的水看做是静止的，并取水为参考系，则船相对于水和水中的草帽将以速率v1先背离运动半小时后，立即返回到追上草帽时也只需半小时，所以从草帽落水到追上草帽共历时1小时，即水流速率为
v2＝＝ m/s＝1.5 m/s。
答案：1.5 m/s