1.1质点 参考系—【新教材】人教版（2019）高中物理必须第一册讲义

第一章
运动的描述
1.1质点
参考系
目标：
1.了解质点的定义。
2.理解参考系概念，理解什么是机械运动。
3.理解坐标系概念。
4.初步体会物理模型在探索自然规律中的作用。
过程：
引：有同学说，我是静止的？你怎么看？
（同学们，你摸摸自己的胸口，你有什么样的感觉？心在跳，热血澎湃。你的每个细胞，每个分子都在不停地运动着。再说了，我们脚下的地球也在不停地转动着，它还绕大阳转呢，整个银河系也在不停地运动着，整个宇宙也在不停地运动着。）
有同学说，桌子是静止的？你又怎么看？
……
（我们脚下的地球也在不停地转动着，它还绕大阳转呢，整个银河系也在不停地运动着，整个宇宙也在不停地运动着。再说了，组成桌子的分子、原子也在永不停息做无规则运动呢。）
因此，运动是绝对的，静止是相对的。
总结：什么是机械运动？
（板书）一、机械运动：
（板书）（一个物体相对另一个物体的位置改变叫机械运动）
①定义中“另一物体“叫什么名字？
（板书）
例：飞机在天空飞，参考系是什么？（C919大飞机）
参考系：地面、天空；云朵合适吗？（月亮在云中穿梭）
Q：月亮在云中穿梭，是以谁为参考系的？
A：地球。
Q：我们要注意，一个物体相对另一个物体的位置改变叫机械运动。前面这个物体叫研究对象，后面这个物体叫参考系。月亮在云中穿梭，月亮是研究对象，云是参考系。为什么产生这样的效果呢？
引导：以地面为参考系，月亮动不动？
A：动。
Q：注意，我们观察月亮是短时间的，月亮在云中穿梭说的也是短时间的。以地面为参考系，月亮是静止的。那么，云呢？
A：动。
Q：故以云为参考系，就观察到月亮在云中穿梭的效果。
②Q：不选参考系能知道物体在运动吗？
不指明时，常（描述地面上物体的运动）默认地面为参考系。不指明不等于就不选择参考系。因此，描述运动必须选择参考系。
她坐在那儿，他跑得飞快（暗指地面为参考系）。
我们来看一段视频（视频2参考系）：这轮船在运动吗？（核心是大海上的轮船，由于无法选定参考系，我们就无法确定它是运动还是静止的。）
③图片：对跳伞员，飞行员观察到什么运动？地面上的人观察到什么运动？得到什么结论？
同一物体的运动，选择不同的参考系，观察结果可能不同。
如：描述月球运动。若以太阳为参考系呢？
因此，关于参考系，我们要明确这样几点。
Q：思考：运动是绝对的（以前说），运动是相对的（现在说），矛盾吗？
运动是绝对的，说的是运动是物体的固有属性。运动是相对的，说的是运动的描述。
（板书）
Q：在教室里，你是静止的，但你又是运动的，为什么呢？
A：如果以教室为参考系，我是静止的；如果以地心为参考系，我又是运动的、毛主席有句诗“坐地日行八万里”。
（PPT）巩固练习
1、以下说法正确的是
A、参考系就是不动的物体
（这个不动只是我们假定为不动。）
B、任何情况下，只有地球才是最理想的参考系
（在奔驰的火车上，描述火车上物体的运动，可以以火车为参考系。）
C、不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么运动的
D、同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果。
有了参考系，我们就可以描述物体的运动了。接下来我们看我们该怎样去描述呢？
Q：大家说说看？
这并不是一件简单的事。困难和麻烦在哪？
这是因为任何物体都有一定的形状和大小，物体各部分的运动情况一般不一样。
这个运动员要做动作，如果我们能精确描述他的运动，就能造出机器人了。
Q：怎么办？
A：……
如果物体是没有形状和大小，那就简单多了。譬如，我们可以说他呼了一下下来了，这个时候，我们就没有考虑他的形状大小，就很方便。但是，不可能。如果物体都是一个个点，那自然界显得太单调了，象沙漠一样。
Q：怎么办？
A：……
师：但，我们可以换一个角度。在自然界中，在某些情况下，有些物体是否可以用点来代替呢？
（有，能否举出一些例子）（引导）
在足球比赛中，在运动员眼里，足球能看成点吗？而在球迷或观众眼里，足球能看成点吗？
（运动员，不能，踢小石子；球迷，观众，能，飞来飞去，进球了。）
情境一：
需要考虑车长吗？需要准确画出客车车形吗？需要考虑前后轮的转动情况吗？为什么不需要？
情景二：途中经过一座长为20m的小桥，若求通过小桥的时间，是否考虑车长？如果仅考虑汽车过桥时的运动快慢，是否考虑车长？
若一个人过此小桥，要考虑身体的厚度和形状吗？跳舞的舞蹈演员可看成质点吗？
请列举几个类似的例子：地球绕日转动
地球大小约是日地距离的万分之一。操场直道100m，万分之一是cm，就好比在操场的一头看操场另一头的一只苍蝇或一粒米。
不考虑物体的形状大小，而用一个有质量的点来代替物体，这个点我们就把它叫做质点。
二、质点
概念（板书）：质点（只有质量，没有大小形状的点）
总结条件：一个物体能否看作质点的条件是什么？
（板书）二、物体和质点
把运动物体看成质点的条件:
（1）物体的大小和形状物体运动的空间化微不足道，对研究问题的精度影响很小;
（2）研究的问题中只关注物体整体的运动情况;
（3）物体上各点运动情况完全相同,物体上任意一个点的运动都可以代表整个物体的运动。
其实这就是平动物体。（2）（3）我们都可以说是平动物体。
以身示范：上身平动，下身既有平动又有转动。
情景三：（亲历互动：保持上身不动）研究我的运动快慢，我可以看成点吗？
判：有人说：小物体可看成质点，大的不行，这样的总结条件合理吗？
（乒乓球、地球）
其实大小，都是相对而言的。我们所说的大小其实都是相对于我们自己而言的。大象，好大。地球好大。乒乓球好小。原子好小。而一个物体能不能看成一个点，是要看这个物体的形状大小是否可以忽略。因此，能不能把物体看成一个点是与物体的大小并没有直接关系，而是由问题的性质决定的。看成质点时，说物体很小，都是相对具体情境来说的，这远比我们平时所说的物体很小广泛得多。
天问一号到达火星时，距离地球约1.95亿千米，实际飞行路程约4.7亿千米。
在这样的情境中，天问一号能看成质点吗？
截至8月28日10时08分，我国首次火星探测任务天问一号探测器飞行路程达到1亿千米，探测器姿态稳定、能源平衡，多个载荷完成自检，确认设备状态正常，相关工作正按计划稳步推进。
在这样的情境中，天问一号能看成质点吗？
（PPT）巩固练习
[课堂练习]
1、下列关于质点的说法正确的是（
）
A、质点是一个理想化模型，实际并不存在
B、因为质点没有大小，所以与几何中的点没有区别
C、凡轻小的物体，都可看作质点
D、如果物体的大小形状对所研究的问题属于无关或次要因素，就可以把物体看作质点。
2、研究下列运动时，可以把物体看作质点的是（
）
A、做精彩表演的花样滑冰运动员
B、参加马拉松比赛的运动员
C、研究飞出枪口的子弹运动轨迹时的子弹
D、研究绕地球运动一周所用时间的航天飞机
3、一个物体能否看成质点由问题的性质决定。
为什么要引入质点的概念？
质点是一种科学的抽象。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。质点就是这种物理模型之一。
真正的质点并不存在！
（这些概念，好像对我们学习一点都没用。大家注意，概念、规律好比身上的血液。平时，并感觉不到它的存在，但是不能或缺。相信，学好概念、规律，大家的物理学习便能蒸蒸日上。高中物理的研究对象，重点就是质点。因此，很简单。如果觉得难，就要想想，有没有把研究对象看成质点。）
巩固练习:
3.在电视连续剧《西游记》里，常常有孙悟空“腾云驾雾”的镜头。这通常是采用“背景拍摄法”：让“孙悟空”站在平台上，做飞行动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效果；摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一齐摄入镜头。放影时，观众就感到“孙悟空”在“腾云驾雾”。这里，观众所选的参考系是
A、“孙悟空”
B、平台
C、飘动的白云
D、烟雾
点评：参考系，我们平时很少提到，但它也是一个非常有用的概念。
4.如图所示，根据图中的小旗和烟囱冒出的烟的方向，判断下列关于甲、乙两车相对房子运动情况的说法正确的是
A．甲、乙两车一定向左运动
B．甲、乙两车一定向右运动
C．甲车可能运动，乙车向右运动
D．甲车可能静止，乙车向左运动
点评：房子是静止的，烟的方向能确定风向左。车子是运动的，旗帜飘动的方向不是由风向决定的，而是由旗帜相对空气的运动方向决定的。乙一定向左，且v乙>v风。甲可能静止，可能向右运动，可能向左但v甲板书：
1.1质点、参考系
运动是绝对的，说的是运动是物体的固有属性。运动是相对的，说的是运动的描述。
二、物体和质点
1、在某些情况下，我们可以忽略物体的形状和大小，而突出物体具有质量这个
要素，把它简化为一个有质量的物质点，称为质点；
2、在另外一些情况下，我们虽然不能忽略物体的形状和大小
，但是可以用其上的任意一点的运动来代替整体的运动，于是整个物体的运动就可以简化为一个点的运动，把物体的质量赋于这个点，它也就成了一个质点。
3、一个物体能否看成质点由问题的性质决定。
质点是一种科学的抽象。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。质点就是这种物理模型之一。
真正的质点并不存在！
（这些概念，好像对我们学习一点都没用。大家注意，概念、规律好比身上的血液。平时，并感觉不到它的存在，但是不能或缺。相信，学好
概念、规律，大家的物理学习便能蒸蒸日上。）