质点 参考系 时间导学案 粤教版高中物理必修第一册（粤教版） Word版含答案

第一章 运动的描述
1.1 质点 参考系 时间 导学案
1.理解什么是质点，知道质点是一种理想化的物理模型.能说出把物体看做质点的条件。
2.知道参考系，知道对物体运动的描述具有相对性。
3.分清时间和时刻。
一、机械运动
（1）自然界中，物体运动的形式是多种多样的：有沿直线的，也有沿 的；有变速的，也有匀速的；有来回往复的，也有旋转的；有在同一平面上的，也有在 中的……
（2）定义：我们把物体相对于其他物体在空间位置上随 的变化，叫作机械运动（mechanical motion），简称 。
二、质点
1．质点：用来代替物体的有 的点叫作质点（mass point）.
2．把物体看做质点的条件：在研究物体的运动时，如果物体各点的运动情况相同，或者它的
和 在所研究的问题中可以忽略，这时我们就可以把物体简化为一个有质量的点，或者说，用一个有质量的点来代替整个物体。
3．质点是由实际物体抽象出来的 模型。
三、参考系
1．概念：要确定一个物体是否在运动，首先要选择另一个物体作为参考，然后研究这一物体相对于参考物体是如何运动的.研究一个物体运动时，选来作为 的物体，称为参考系（reference frame）.
2．参考系对观察结果的影响：同一个物体的运动，选择不同的参考系，得出的运动结果会有所不同．
3．描述一个物体的运动时，参考系的选择是 的，但应以观察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，常选择 为参考系.
4.坐标系：为了定量地描述物体的 及 ，需要在 上建立适当的坐标系。
四、时间
1．钟表指针指示的一个示数对应着某一 ，也就是时刻.人们把两个时刻之间的 称为时间.
2．时间与时刻的关系可以表示为 ，式中t1和t2分别表示先后两个时刻，Δt表示这两个时刻之间的时间。
一、质点
为什么要引入“质点”这一概念？
什么样的物体可以看成质点？
建立物理模型是物理学研究问题的基本方法
深入思考：质点和几何中的点有什么异同？
二、参考系
什么是参考系？
如何选择参考系？
为什么要建立坐标系？
三、时间
7. 时刻和时间间隔的含义是什么？
8．用时间轴表示时刻和时间

一、对质点的理解
例1、在下述问题中，能够把研究对象看作质点的是　　
A．计算“和谐号”动车通过南京长江大桥所用时间
B．比较“摩拜”与“ofo”共享单车的车轮半径大小
C．利用“北斗”导航系统确定远洋海轮在大海中的位置
D．研究“蛟龙600”水陆两栖飞机水面高速滑行的机翼姿态
二、参考系与相对运动
例2、明代诗人曾写这样一首诗：“空手把锄头，步行骑水牛，人在桥上走，桥流水不流。”其中“桥流水不流”中的“桥流”是以下列哪个物体为参考系的( )
A．水 B．桥 C．人 D．河岸
例3、在平直公路上，甲乘汽车以10m/s的速度运动，乙骑自行车以5m/s的速度运动。则甲、乙（ ）
A. 同向运动时，甲一定观察到乙以5m/s的速度靠近
B. 反向运动时，甲一定观察到乙以15m/s的速度远离
C. 相向运动时，乙一定观察到甲以15m/s的速度靠近
D. 背向运动时，乙一定观察到甲以15m/s的速度远离
提示 注意甲可能在前，也可能在后，并弄清“同向”、“反向”、“相向”、“背向”的含义。
解析 甲、乙同向运动时，若甲在前，则甲观察到乙以5m/s的速度远离；若甲在后，则甲观察到乙以5m/s的速度靠近。甲、乙相向运动时，乙一定观察到甲以15m/s的速度靠近；甲、乙背向运动时，乙一定观察到甲以15m/s的速度远离。甲、乙反向运动，可包括相向运动和背向运动两种情况，因而甲可能观察到乙以15m/s的速度靠近，也可能观察到乙以15m/s的速度远离。选项C、D正确。
点悟 处理物理问题，应考虑可能出现的多种情况，进行全面的分析。
三、时间和时刻
例4 请在如图1－9所示的时间轴上指出下列时刻或时间（填相应的字母）：
（1）第1s末，第3s初，第2个两秒的中间时刻；
（2）第2s内，第5s内，第8s内；
（3）2s内，头5s内，前9s内；
提示 在时间轴上，时刻用一个点表示，时间用一段线段表示。
解析 与题中相对应的时刻或时间分别是：
（1）A，B，C；
（2）AB，DE，GH；
（3）OB，OE，OI。
点悟 在物理学中，时刻与时间是两个不同的概念。我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。
1、第二届夏季青年奥林匹克运动会于南京奥体中心胜利闭幕，在考察下列项目中运动员的比赛成绩时，可将运动员视为质点的是(　　)
A． B． C． D．
2、（多选）发射的“嫦娥二号”探月卫星由地面发射后,经过发射轨道进入停泊轨道,然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道,再次调速后进人工作轨道,卫星开始对月球进行探测。简化后的路线示意图如图所示。下列说法中正确的是(?? ?)
A．图中卫星绕地球运动的轨道是以地球为参考系的
B．图中卫星绕月球运动的轨道是以地球为参考系的
C．图中卫星绕月球运动的轨道是以月球为参考系的
D．图中卫星运动的轨道均是以太阳为参考系的
3、研究火车的各种运动情况时：
(1)研究火车进站的时间，火车________(选填“能”或“不能”)被视为质点；
(2)研究火车从北京到重庆的时间，火车________(选填“能”或“不能”)被视为质点；
(3)研究火车车轮上某点的运动情况时，火车________(选填“能”或“不能”)被视为质点．
4、宋代诗人陈与义曾写下这样一首诗：飞花两岸照船红，万里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。其中“卧看满天云不动”是以______为参考系的，“不知云与我俱东”是以_______为参考系的。
5、 下列说法所指时刻的有（ ）
A. 学校每天上午8点钟上课 B. 学校每节课上45min钟
C. 数学考试考了120min钟 D. 考试9︰40结束
参考答案
一、（1）曲线 空间 （2） 时间 运动。
二、1．质量. 2．大小 形状 3．理想化
三、1．参考 3．任意 地面. 4.位置 位置变化， 参考系 。
四、1．某一瞬间，间隔. 2．Δt=t2-t1
一、质点
1.物体的运动通常是很复杂的。雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，它的身体在向前运动，但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动；足球在运动场上飞滚，它在向前运动的同时还在不断滚动；呼啸而过的火车，它的车身在向前运动，而车轮在向前运动的同时还在不断滚动，它的发动机和传动机构的运动就更为复杂；舞蹈演员的优美舞姿，令人眼花缭乱，叹为观止。显然，要详细而准确地描述这些物体的运动，是很困难的，并不是一件容易的事。
　　那么，问题出在哪里呢？原来，物体都有一定的大小和形状，而物体各部分的运动情况一般是不同的，这就导致了描述物体运动的复杂性。假如物体各部分的运动情况都相同，那么在我们研究物体的运动状态时，不就可以用一个“点”来代替它了吗？即使物体各部分的运动情况并不相同，但在某些情况下，我们需要了解物体各部分运动的区别吗？例如，研究地球绕太阳的公转，研究火车的整体运动，等等，我们并不需要了解物体各部分运动的区别。这时，物体的大小和形状并不重要，可以不予考虑，不也就可以用一个“点”来代替它了吗？
可见，在某些情况下，我们可以把物体简化为一个有质量的点，从而引入“质点”这一概念。用来代替物体的有质量的点叫做质点，即质点是没有大小和形状，而具有物体全部质量的点。
2.一个物体能否看成质点是相对的，是由问题的性质决定的，要视具体情况而定，不能绝对化。例如，在研究地球绕太阳的公转时，地球能够看成质点；但在研究地球的自转时，地球就不能看成质点了。
　　物体能否看成质点，与物体本身的大小没有必然的关系。很大的物体可能被看成质点，而很小的物体却不一定能够被看成质点。例如，上面提到的研究地球绕太阳的公转时，地球尽管很大，仍然能够看成质点；但在研究双原子分子的振动及转动时，小小的份子却就不能看成质点了。
　　一个物体能否被看成质点，一般情况下与物体做直线运动还是曲线运动没有关系，即物体做直线运动或曲线运动时，都可能被看成质点。例如，研究运动员在400m赛跑中的速度变化时，无论是在直道上还是在弯道上，都可以将运动员看成质点。
　　总之，在研究物体的运动时，若可以不考虑物体的大小和形状，就可以将物体看成质点。
3.事实上，严格意义上的有质量而无大小、形状的点是不存在的，质点的概念是科学抽象的产物。在物理学中，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”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。理想物理模型是运用理想化的思维方法得到的理想化的事物，建立理想化物理模型的过程是反映事物本质特性的过程。质点就是这种物理模型之一。
初中物理中接触到的光滑水平面，也是一种理想化的物理模型。你还能举出一些学过的理想化物理模型吗？
深入思考：（1）相同点：都是没有形状和大小的点。
（2）不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。
二、参考系
4.人站在地面上静止不动，但又跟着地球自转，跟着地球绕太阳公转，又是运动的。那么，站在地面上的人到底是静止的，还是运动的呢？看来，不选定某个其他物体做参考，还真说不清楚。在无风的雨天，雨滴是竖直落下的；而在骑车前进的人看来，雨滴则是斜向他打来的。雨滴究竟做什么样的运动？不选定某个其他物体做参考，也同样说不清楚。
　　因此，为了描述一个物体的运动，必须首先选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种在研究物体的运动时用来做参考的物体，在初中物理中称为“参照物”，而在高中物理中则称为“参考系”。“参考系”是“参照物”的科学名称。
5.选择参考系是对运动进行描述和研究的前提。对于同一个运动过程，当观察者选择的参考系不同时，其对运动过程的描述可能是不同的，对运动描述的繁简程度也可能是不同的。例如，从匀速飞行的飞机上向地面空投物资，飞机上的人以飞机为参考系，看到投下的物体是沿直线竖直下落的；而地面上的人以地面为参考系，看到的物体是沿曲线下落的。
　　从运动学的角度看，参考系的选取原则上是任意的。当然，要比较不同物体的运动，必须选取同一个参考系。对一个具体的运动学问题，为了追求对问题描述的简洁性，我们应从方便出发，将简化对运动的描述作为选择参考系的一个基本原则（除非问题中对参考系有特别的要求）。
　　在研究地球上物体的运动时，一般情况下选取地球或相对地球静止的物体为参考系。若选取地球或相对地球静止的物体为参考系，一般不需加以说明；但若选取另外的物体为参考系，则应明确地说明。
6.如果只有参考系，那么我们只能定性地描述物体的运动。要想定量地描述物体的运动，必须在参考系上建立坐标系。
　　当物体沿直线运动时，为了定量地描述物体的位置变化，可以选取质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，规定原点及单位长度，建立直线坐标系。通常选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点。这样，物体的位置就可以用它的位置坐标来表示，物体位置的变化也就可以用它的坐标位置的变化来描述。
三、时间
7. 关于时刻和时间间隔，可以用如下例子来阐明：我们说上午8时上课，8时45分下课，这里的“8时”“8时45分”是这节课开始和结束的时刻，而这两个时刻之间的45分钟，则是两个时刻之间的时间间隔。同样，“中国政府于1997年7月1日零时恢复对香港行使主权”，这里的“零时”是时刻。“中子的‘寿命’达15.6min”，这里的“15.6min”是时间间隔。在物理学中，时刻对应着物理状态，时间间隔对应着物理过程。时间间隔又简称为时间。
8．表示时间的数轴称为时间轴。在时间轴上，时刻用点表示，时间用线段表示。如图1－3所示，O 点表示初始时刻，A点表示时刻第1s末（即1s末）或第2s初，D点表示时刻4.5s , OA、OB、OC分别表示从计时开始的时间头1s内、头2s内、头3s内（即1s内、2s内、3s内），OA、AB、BC分别表示时间第1s内、第2s内、第3s内（时间均为1s）等等。
【实践研究】例1 C例2A 例3、C、D 与题中相对应的时刻或时间分别是：（1）A，B，C；
（2）AB，DE，GH；（3）OB，OE，OI。
【课后巩固】1.B2. AC3. 不能 能 不能4. 船（或诗人） 两岸（或榆堤）5.AD