第一章 第1节 质点 参考系 学案 Word版含解析

第1节　质点　参考系
核心素养
物理观念
科学思维
1.理解质点的概念，知道质点是一个理想化的模型。
2.知道物体看作质点的条件。
3.理解参考系的概念，知道物体的运动具有相对性。
通过质点模型的建构，体会物理模型在科学研究中的意义。
知识点一　物体和质点
[观图助学]
如图是相同时间间隔拍摄的四幅照片，把跑步者的位置与背景联系起来，你发现跑步者的位置随时间变化吗？
把按一定时间间隔拍摄的四张照片叠加起来组成的一张图像，即为跑步者在某段时间内跑步的运动图。能否不考虑跑步者的大小和形状，把跑步者看成点来处理？
1.机械运动：物体的空间位置随时间的变化。
2.质点：在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点。
3.把物体看成质点的条件：物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动可代替整个物体的运动。
[思考判断]
(1)在马拉松比赛中运动员可以视为质点。(√)
(2)裁判给跳水运动员打分时运动员可视为质点。(×)
(3)击剑比赛、体操比赛中运动员可视为质点。(×)
(4)研究地球的公转及自转时，地球都可视为质点。(×),
初中学过机械运动，是指物体位置的变化。例如：同学们骑自行车时，人和自行车相对地面或路旁的树都有位置的变化；飞机在天空中飞行，它相对地面的位置也有变化。
跑步者的运动简化为点的运动。
雄鹰在天空中翱翔
结论 同一个物体，有时能被当作质点，有时不能被当作质点。物体能否被当作质点，由研究问题的性质而定。

知识点二　参考系
[观图助学]
坐在车上的人感觉自己是静止的，站在地面上的人认为车上的人是运动的，对于车上的人，为什么会有不同的运动形式？怎么确定车上的人是静止的还是运动的？
1.运动与静止的关系
(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的，即运动是绝对的。
(2)描述某个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性。
2.参考系
(1)定义：要描述一个物体的运动，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这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。
(2)选取原则：参考系的选取是任意的。
(3)参考系对观察结果的影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果有所不同。
[思考判断]
(1)参考系必须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)“抬头望明月，月在云中行”，诗句中描述的运动选取的参考系是月球。(×),
要确定一个物体的运动，必须要选定参考系。
结论 选择的参考系不同，同一物体的运动情况一般不同。
核心要点　质点及物体看成质点的条件
[观察探究]　
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。
　　　　　 起跳和越竿阶段运动员身体要旋转
(1)教练员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)。
[探究归纳]　
1.对质点的三点说明
(1)质点是一种理想化物理模型。
物理模型：突出问题的主要方面，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
(2)物体能否被看作质点是由所研究问题的性质决定的，并非依据物体自身大小和形状来判断。
(3)质点不同于几何“点”，是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。
2.判断一个物体能否看成质点的误区警示
(1)不能简单地认为很小的物体就可以看作质点，很大的物体就不能看作质点。
(2)同一物体在有些情况下可以看成质点，而在另一些情况下可能不能再看作质点。例如研究地球绕太阳公转时地球可以看作质点，而在研究地球自转时地球就不能再看成质点了。
(3)不能说平动的物体一定能看成质点，转动的物体一定不能看成质点。平动的物体有时不能看成质点，比如研究火车过山洞的时间时，虽然是平动，但需要考虑火车的长度，不能看成质点；转动的物体有时也能看成质点，如研究运动员踢出的足球运动的速度时，不考虑它在空中的旋转，只考虑它的前行，可以将其视为质点。
[试题案例]
[例1] (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作质点
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作质点
C.无论研究什么问题都可以把子弹看作质点
D.能否将子弹看作质点，取决于我们所研究的问题
解析　在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因此不可以把子弹看作质点，选项A错误；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，可以把子弹看作质点，选项B正确；能否将子弹看成质点，取决于所研究的问题，只要其大小与形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看成质点，选项C错误，D正确。
答案　BD
[针对训练1] 下列关于物体是否可以看成质点的说法正确的有(　　)
A.研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，蜜蜂可以看成质点
B.研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况时，直升机可以看成质点
C.观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，可以把航空母舰看成质点
D.在作战地图上确定航空母舰的准确位置时，可以把航空母舰看成质点
解析　研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，不能忽略其大小和形状，故不能将其看成质点，选项A错误；研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况时，直升机的大小和形状不能忽略，故不可以看成质点，选项B错误；观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，航空母舰的大小和形状不能忽略，故不可以把航空母舰看成质点，选项C错误；在作战地图上确定航空母舰的准确位置时，航空母舰的大小和形状可以忽略不计，故可以把航空母舰看成质点，选项D正确。
答案　D
核心要点　参考系
[观察探究]　
　观察图中所展现的生活情景，回答下列问题。
　
静止是相对的，运动是绝对的。
（1）在汽车行驶过程中，小华和司机的相对位置　　　　（选填“变化”或“没变”），所以说小华相对于司机是　　　　　（选填“运动”或“静止”）的。
（2）在汽车行驶过程中，小华和小明的相对位置　　　　（选填“变化”或“没变”），所以说小华相对于小明是　　　　　（选填“运动”或“静止”）的。
答案　（1）没变　静止　（2）变化　运动
[探究归纳]　
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。
2.参考系的两个要点
（1）任何物体（运动的或静止的）均可作参考系。
（2）选作参考系后，就认为该物体是静止的。
3.参考系的四性
标准性
做参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准
任意性
参考系的选取是任意的，任何物体都可以作参考系
统一性
比较不同物体的运动应选择同一个参考系
相对性
对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果可能会有所不同
[试题案例]
[例2] 如图所示，由于有风，河岸上的旗帜向右飘①，在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘②，则两条船的运动状态是（　　）
①说明风是向右方向吹的
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　从河岸上的旗帜的飘动方向，可以判断风向右吹，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，也可能向左运动，还有可能向右运动，但是比风速慢。
答案　C
方法凝炼　判断物体是否运动的一般思路
（1）明确所选取的参考系。
（2）物体与所选参考系之间的位置是否发生变化，若变，则是运动的；若不变，则是静止的。
[针对训练2] 描述一个物体的运动时，总要选取参考系，以下说法正确的是（　　）
A.无风的雨天，坐在行驶的汽车里的人看到雨斜向下落向地面，是以地面上的房屋为参考系的
B.“地球绕太阳运动”是以地球为参考系的
C.坐在以8 m/s向东行驶的汽车里的人，以自己为参考系看以8 m/s向东行驶的汽车是静止的
D.乘客坐在停在站台上的一列火车中，通过窗口看另一列火车时，以为自己的火车是在运动，这是由于他选择了地面为参考系
解析　无风的雨天，看到雨斜向下落向地面，是以汽车作为参考系的，A项错误；我们说“地球围绕太阳转”，是以太阳为参考系的，B项错误；自己的车和观察的车速度相同，以自己乘坐的汽车为参考系看向东以8 m/s行驶的汽车是静止的，C项正确；乘客坐的车停在站台上，通过窗口看另一列火车时，以为自己的火车在运动，这是因为他选择了另一火车为参考系，D项错误。
答案　C
科学思维——质点模型建构
1.“理想化模型”的理解
（1）实际并不存在
“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题的方便而进行的一种科学的抽象。
（2）突出主要因素
“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”是物理学中常用的一种研究方法。
2.质点模型
（1）模型构建
①质点是用来代替物体的有质量的点，没有大小、体积和形状，它与几何的点有本质的区别。
②质点是一种典型的理想化模型。
（2）适用对象
在研究物体的运动时，当物体的形状和大小对于所研究的问题可以忽略不计时，物体就可以看成质点。
[针对训练]　（多选）下列关于质点的说法正确的是（　　）
A.研究神舟十一号飞船绕地球运转的轨迹时，可以把飞船看成质点
B.研究乒乓球运动员如何打出漂亮的弧圈球时，可以把乒乓球看成质点
C.研究校运动会上小明同学优美而标准的跳高动作时，不能把他看成质点
D.研究D9578次动车从温州南站开往上海虹桥站的运动时，可以把动车看成质点
解析　研究对象的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略时，可以将研究对象视为质点，选项A正确；如果将乒乓球视为质点，就无法研究弧圈球的技术问题了，选项B错误；研究跳高动作时，不可将运动员小明视为质点，选项C正确；D9578次动车的长度与温州到上海的距离相比小很多，可以将动车视为质点，选项D正确。
答案　ACD
1.（对质点的理解）2018年4月2日，世界斯诺克中国公开赛在北京国家奥林匹克体育中心体育馆开赛，中国名将丁俊晖、傅家俊携手参赛，下列关于台球的说法中正确的有（　　）
A.因为台球比较小，所以一定可以把它看成质点
B.丁俊晖在击球时可以把台球看成质点
C.解说员在解说进球路线时可以把台球看成质点
D.丁俊晖在分析进球路线时可以把台球看成质点
解析　物体能否看成质点， 要看物体的大小和形状在所研究的问题中起主要作用还是起次要作用，故A错误；丁俊晖在击球时，需要考虑球的旋转情况，因此不能把台球看成质点，故B错误；而解说员在解说进球路线时只需说明球的行进轨迹，因此可以把台球看成质点，故C正确；而丁俊晖在分析进球路线时需要考虑球的旋转情况对路线的影响，因此不可以把台球看成质点，故D错误。
答案　C
2.（看作质点的条件的理解）（多选）下列说法中正确的是（　　）
A.研究飞机从成都飞往北京所用的时间时，飞机可视为质点
B.研究“神舟”十一号与“天宫”二号对接时，“神舟”十一号可视为质点
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　A中飞机的大小对所研究的问题基本无影响，故可视为质点；B中研究“神舟”十一号与“天宫”二号对接时，要考虑“神舟”十一号的运动特征，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。
答案　AD
3.（参考系的选取）下列有关运动的描述中，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”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”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”为参考系的
解析　A项以静止的地面为参考系；B项以观众为参考系；C项是以万重山为参考系；D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系；故只有C正确。
答案　C
4.（参考系的理解及应用）一只猴子抓在细棒上，细棒由绳子悬挂于天花板上，现使悬挂细棒的绳子断开，猴子和细棒一起向下运动，甲说此棒是静止的，乙说猴子是向下运动的，甲、乙两人所选的参考系分别是（　　）
A.甲选的参考系是地球，乙选的参考系也是地球
B.甲选的参考系是地球，乙选的参考系是猴子
C.甲选的参考系是猴子，乙选的参考系是地球
D.甲选的参考系是地球，乙选的参考系是自身
解析　绳子断开后，以猴子为参考系棒是静止的，猴子向下运动是以地面为参考系的，也就是以地球为参考系，A、B、D错误，C正确。
答案　C

一种思想方法——质点理想模型
基础过关
1.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.不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟要研究的问题相比影响甚小时，就可以看成质点
D.只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看成质点
解析　一个实际物体能否看成质点，取决于物体的大小、形状在所研究的问题中是否可以忽略不计；不能简单地将体积小、质量小、低速的物体看成质点，A、B、D错误，C正确。
答案　C
2.观察下列的四幅图，对图中各运动物体的描述正确的是（　　）
A.图①中研究投出的篮球运动路径时不能将篮球看成质点
B.图②中观众欣赏体操表演时不能将运动员看成质点
C.图③中研究地球绕太阳公转时不能将地球看成质点
D.图④中研究子弹射穿苹果的时间时可将子弹看成质点
解析　在研究篮球的运动路径和地球绕太阳公转时篮球和地球的大小和形状可以忽略，可以将其看成质点；观众在欣赏体操表演和研究子弹射穿苹果的时间时，运动员和子弹的大小、形状不能被忽略，不能将其看成质点，综上所述，选项B正确。
答案　B
3.下列奥运比赛中可把研究对象看成质点的是（　　）
A.研究苏炳添在百米赛跑时的起跑动作
B.研究乒乓球男子单打冠军马龙的发球动作
C.研究女子3米板冠军施廷懋的跳水动作
D.研究女子50米步枪三姿比赛中杜丽射出子弹的运动轨迹
解析　质点是理想化的物理模型，当物体的大小和形状对研究的问题没有影响或影响很小可忽略不计时，物体可以看作质点。研究苏炳添在百米比赛时的起跑动作、马龙的发球动作、施廷懋的跳水动作，他们的形状不能忽略，故不能看成质点；而研究杜丽射出子弹的运动轨迹时，子弹的大小、形状可以忽略，所以D正确。
答案　D
4.关于机械运动和参考系，以下说法正确的是（　　）
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，无需选定参考系
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　研究物体的运动时，首先要选择参考系，参考系的选取是任意的。选项A正确。
答案　A
5.如图所示是体育摄影中“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，摄影师用自己的方法表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是（　　）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.大地 B.太阳
C.摄影师 D.步行的人
解析　摄影师与滑板运动员以相同的速度运动，摄影师以自己为参考系观察，这样滑板运动员就是静止的，背景就是“运动”的。
答案　C
6.（多选）2018年4月12日上午，中国人民解放军在南海海域举行海上大阅兵，共有48艘战舰接受检阅。图甲是正在接受检阅的一字排列的舰队，图乙是正在接受检阅的“辽宁舰”上歼－15 战机的起飞表演。下列说法正确的是 （　　）
A.若以大海为参考系，图甲中各艘舰艇是运动的
B.若以一字舰队为参考系，图甲中各艘舰艇是运动的
C.若以 “辽宁舰”为参考系，图乙中正在起飞的歼－15战机是运动的
D.若以 “辽宁舰”为参考系，图乙中准备起飞的歼－15战机是运动的
解析　若以大海为参考系，图甲中各艘舰艇是运动的，若以一字舰队为参考系，图甲中各艘舰艇是静止的，故A正确，B错误；若以“辽宁舰”为参考系，图乙中正在起飞的歼－15战机是运动的，准备起飞的歼－15战机是静止的，故C正确，D错误。
答案　AC
7.“刻舟求剑”的故事家喻户晓，如图，“舟已行矣，而剑不行”这句话所选用的参考系是（　　）
A.舟 　　 B.舟上的人
C.地面 　　 D.流动的水
解析　舟已行是说船相对于地面在运动，而剑落水后相对地面不再移动，故此句选用的参考系是地面。选项C正确。
答案　C
8.两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，若以地面为参考系，上述事实说明（　　）
A.甲车向东运动，乙车不动
B.乙车向东运动，甲车不动
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
解析　甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，说明甲车在向东运动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面向东运动，所以乙车相对地面也向东运动，且与甲车速度相同，故D正确。
答案　D
9.下列说法正确的是（　　）
A.研究小木块的翻倒过程时可以将其看作质点
B.对某个同学骑车姿势进行分析时可以将其看作质点
C.研究“神舟十一号”飞船绕地球运行的高度时可以将其看作质点
D.汽车可以看作质点，火车不能看作质点
解析　小木块在翻倒过程中，大小和形状不能忽略，故不能看作质点，故A错误；对某个同学骑车姿势进行分析时，同学的大小和形状不能忽略，故不可以将其看作质点，故B错误；研究“神舟十一号”飞船绕地球运行的高度时，大小和形状可以忽略，故可以看作质点，故C正确；物体能否看作质点与物体的大小无关，只要其大小和形状可以忽略，就可以看作质点，故D错误。
答案　C
10.（多选）在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢移动，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示，下面说法正确的是（　　）
A.地球在金星与太阳之间
B.观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
C.以太阳为参考系，地球是运动的
D.以太阳为参考系，金星是运动的
解析　金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题的影响起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳看成质点，选项B错误；以太阳为参考系，金星和地球都是运动的，选项C、D正确。
答案　CD
能力提升
11.（多选）在2017年国际田联钻石联赛男子4×100 m接力决赛中，中国队以38秒19的成绩获得冠军，取得了历史性突破。以下说法正确的是（　　）
A.研究第一棒吴智强的起跑动作姿势时，可以将其视为质点
B.研究第二棒谢震业和第三棒苏炳添的交接棒是否规范时，不能将其看作质点
C.研究苏炳添跑弯道所用时间时可以将其视为质点
D.张培萌冲刺时看到绳向他跑来，他是以自身为参考系的
解析　研究起跑姿势不能把运动员看作质点，研究交接棒是否规范也不能把运动员看作质点。研究跑弯道历时可以将运动员看作质点，冲刺时看到绳在“运动”是运动员以运动的自己为参考系，故B、C、D正确。
答案　BCD
12.如图所示，四轮马达纳米车是用纳米技术制造的一种新型药物输送系统，它可以在血管中穿行而不会受到人体免疫系统的攻击。下列情况中可以把纳米车看作质点的是（　　）
A.研究纳米车的组成时
B.研究纳米车马达的工作时
C.研究纳米车如何治疗疾病时
D.研究纳米车运动的距离时
答案　D
13.在大海里坐过游轮的同学都有下列感觉，其中解释正确的是（　　）
A.当游轮往前运动时会感觉到海水向后退，此时他所选的参考系是海水
B.当游轮往前运动时会感觉到海水向后退，此时他所选的参考系是游轮
C.有时他会感觉到在他旁边的游轮没动，则他乘坐的游轮一定是静止的
D.当他仰望天空时感觉天空的白云没有动，则他所乘坐的游轮一定是静止的
解析　该同学感觉海水向后退去，是因为他选择的参考系是游轮，故选项A错误，B正确；该同学感觉到他旁边的游轮没有动，是因为他旁边的游轮与他所乘坐的游轮相对静止，但他旁边的游轮未必静止，故选项C错误；当他仰望天空时感觉天空的白云没有动，他所坐的游轮不一定是静止的，故选项D错误。
答案　B
14.热气球运动起源于18世纪的法国，热气球运动现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，如图所示，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、丙匀速下降，v丙>v甲；乙匀速上升
C.甲、乙匀速下降，v乙>v甲；丙匀速下降，且v丙>v甲
D.甲、乙匀速下降，v乙 ＜v甲；丙匀速下降，且v丙解析　甲看到楼房匀速上升，说明甲相对地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙相对地面也匀速向下运动，且v乙>v甲，B、D错误；甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，说明丙可能静止，可能匀速上升，可能匀速向下运动，且v丙答案　A