质点 参考系 探究课件 高中物理 新人教版 必修第一册

1、第一章 运动的描述1.1 质点 参考系 12领悟质点概念的提出和分析、建立的过程，了解物理学研究中物理模型的特点。体验物理学研究问题的方法科学抽象，养成正确处理问题的方法，学会在研究问题中突出主要矛盾的哲学价值观。3理解参考系的概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。 2021年2月8日，20202021赛季全国越野滑雪冠军赛在甘肃省白银市完赛。黑龙江省雪上训练中心的池春雪夺得成年女子30公里（自由）冠军，要研究运动员的滑雪动作和姿态，能否把运动员看成一个“点”？在研究运动员全程的时间时，能否把运动员看成一个“点”？将对象看成质点应遵守什么条件？这是我们这节课要研究的问题。问

2、题1：雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，足球在绿色草地上飞滚，在这些司空见惯的现象中，雄鹰、足球都在做机械运动。你能准确描述这些物体的运动吗？你感觉会有哪些困难？【答案】不能准确地描述这些物体的运动，感觉到困难是因为这些物体各部分的运动情况不同。问题2：物体能否看成质点是由物体自身的大小和形状决定的吗？如果不是，那么是由什么来决定的呢？【答案】物体能否看成质点不是由物体自身的大小和形状决定的，而是由物体的形状、大小在所研究的问题中是占主要因素还是可忽略不计决定的。问题3：如图所示，坐在行驶火车中的小孩是静止的还是运动的？说明你的理由。【答案】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；

3、而相对于行驶的火车，小孩是静止的。探究一 质点（1）2020年7月23日，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射升空。后续，“天问一号”探测器经过深空机动和数次中途修正，奔火飞行6个多月后抵达火星附近，通过制动被火星引力捕获进入环火轨道。2021年5月15日凌晨1时许，“天问一号”探测器在停泊轨道实施降轨，机动至火星进入轨道。4时许，着陆巡视器与环绕器分离，历经约3小时飞行后，进入火星大气，经过约9分钟的减速、悬停避障和缓冲，成功软着陆于预选着陆区。两器分离约30分钟后，环绕器进行升轨，返回停泊轨道，为着陆巡视器提供中继通

4、信，此时器地单向通信时延接近21分钟。对探测器进行深空机动和中途修正时，能否将探测器看作质点？研究探测器绕火星运动的周期或飞行轨道时，能否将探测器看作质点？计算器地通信单向时延时，能否将探测器看作质点？【答案】情况1：对探测器进行深空机动和中途修正，必须考虑飞行器的姿态和结构，故不能忽略探测器的形态，不能将其看作质点。情况2：研究探测器绕火星运动的周期或飞行轨道时，探测器的形态对问题的影响可忽略，能将其看作质点。情况3：环绕器的形态与环绕器和地球间的距离相比，可忽略不计，能将其看作质点。（2）在研究地球绕太阳公转和地球自转时，能否将地球看作质点？【答案】研究地球绕太阳公转时，地球的形状和大小属

5、于次要因素，地球可以被看作质点。研究地球自转时，地球的形状不可忽略，不能将地球看作质点。（3）是不是很大的物体一定不能被看作质点，而很小的物体一定可被看作质点?请举例说明。【答案】不是。研究地球绕太阳的公转时可以把地球看作质点，而研究乒乓球的发球（如旋转问题）时不能把乒乓球看作质点。探究总结1. 质点、物体与几何中的点2.质点并非一定是小物体，小物体也不一定都能当作质点。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来判断。3.质点是一种理想化模型。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。名称质点物体

6、几何中的点特征表示物体有质量而无大小、形状的点具有质量、大小和形状的实体几何中的点没有质量，仅表示一个空间位置，而且“应该绝对小”条件物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计物体的大小和形状对研究问题的影响不可忽略联系质点是一个相对概念，实际物体通过无限小的分割，可以看成是无数个质点的集合下列关于质点的说法正确的是（）A.只有体积很小的物体才能被看成质点B.只有质量很小的物体才能被看成质点C.花样滑冰比赛中的运动员可以被看成质点D.研究在平直公路上行驶的汽车的速度时，可以将汽车看成质点【解析】当物体的形状、大小对我们所研究的问题影响不大或者可以忽略时，物体能被看作质点。物体能否被看作质点与其

7、体积、质量的大小无关，只和我们研究的问题有关。如地球很大，但在研究地球的公转时，地球可被看作质点；原子质量很小，但在研究原子内部结构时，原子不能被看作质点，A、B两项错误。因为需要研究花样滑冰运动员的动作(物体的形状)，所以运动员不能被看作质点，C项错误。研究在平直公路上行驶的汽车的速度时，汽车的大小和形状可忽略不计，故可以将汽车看作质点，D项正确。D典例示范问题：到2020年底，全国铁路营业总里程约达14.6万公里，其中，高铁（含城际铁路）大约3.9万公里，领跑世界。明明站在自家的窗户旁，看到不远处一列高速行驶的“和谐号”动车飞驰而过，惊叹道:“真快呀!”龙龙坐在动车里随妈妈去旅游，他看到路

8、旁树林飞速向后掠过，回过头来看车厢时，却发现车厢没动。探究二 参考系（1）观察同一列动车的运动，为什么会出现这两种不同的现象呢？【答案】这是因为选择的参考系不同。明明以房屋（或地面）为参考系，发现动车位置在变化，所以明明认为动车在运动；龙龙以自己或动车为参考系，看到树林向后运动而车厢没有动。（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？【答案】地球在自转的同时还在绕太阳公转，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。但如果一个物体以另一个物体作参考，位置可能是不变的，我们就说它相对于另一个物体是静止的，这种静止是相对的。（3）研究

9、物体的运动时为什么必须选择参考系？【答案】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，运动的描述不一样。探究总结1.描述某个物体的运动时，必须明确它是相对哪个参考系而言的。2.自然界的一切物体都处在永恒的运动中，运动是绝对的。绝对静止的物体是不存在的，静止是相对的。3.参考系的选取原则（1）选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。研究地面上物体的运动时，常选取地面或相对地面静止的物体作为参考系。（2）参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为原则。4参考系的

10、“四性”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，常选地面为参考系统一性在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体的不同阶段的运动，必须选择同一参考系差异性同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同典例示范问题：在文学创作中，经常有作者通过变换参考系的方法创造出一种动态的艺术场景。（1）在敦煌莫高窟发现的唐、五代时期多首未署名的作品之浣溪沙写道：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎。仔细看山山不动，是船行。”（2）宋代诗人陈与义襄邑道中诗写道：

11、“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。”（3）电影闪闪红星主题曲红星照我去战斗写道：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。” 讨论：“山不动，是船行”、“云与我俱东”以及“小小竹排江中游”分别是选择了什么作为参考系？“看山恰似走来迎”、“卧看满天云不动”和“巍巍青山两岸走”又分别是选择了什么作为参考系？【答案】“山不动，是船行”“云与我俱东”以及“小小竹排江中游”都是选择大地或相对于大地静止的河岸作为参考系。“看山恰似走来迎”“卧看满天云不动”和“巍巍青山两岸走”都是选择了作者自身或作者所乘坐的船与竹排作为参考系。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

12、，假设救生圈立即获得水的速度，但船一直航行至上游某时刻划船的人才发现，并立即返航追赶，经过2小时追上救生圈时，发现救生圈距桥8 km。若此人向上游和下游划船时，船相对水的速度相同，则河水的流速为多少？典例示范2 km/h1.2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度为10909 m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是（）A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时2.下列关于质点的说法，正确的是（）A.运转中的地球不能看作质点，而原子核可以看作质点B.研究火车通过路旁一根

13、电线杆时，火车可以看作质点C.研究奥运会乒乓球运动员打出的旋转球时能把乒乓球看作质点D.研究奥运会跳水运动员的跳水动作时，不能将运动员看作质点4.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3.平常说的“太阳东升西落”是什么物体相对什么参考系在运动？（）A.地球相对太阳的运动 B.太阳相对地球的运动C.太阳相对月球的运动 D.地球相对月球的运动

14、【解析】估算潜水器下降的总时间时，潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略，可以视为质点，A项符合题意；用推进器使其转弯时和科学家在其舱内进行实验时，都需要研究潜水器本身的特点，不可视为质点，B、D两项不符合题意；在海沟中穿越窄缝时，潜水器的大小和形状相对窄缝尺寸不可以忽略，不可视为质点，C项不符合题意。1.2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度为10909 m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是（）A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时A【解析】对于地球来说，

15、如果研究地球的公转，因为地球直径(约为1.3107 m)比地球到太阳的距离（约为1.51011 m）要小得多，可以忽略地球的大小，所以这时可以把地球当作质点；如果研究地球的自转，引起昼夜交替等现象时，就不能忽略地球的大小和形状，不能把地球看作质点。研究电子绕核的运动情况时，因为电子到原子核的距离远大于原子核的直径，所以电子和原子核均可看作质点；若研究原子核的结构，则不能将原子核看作质点，A项错误。研究火车通过路旁的一根电线杆时，因为需研究从火车头过电线杆到火车尾过电线杆的过程，所以火车不能看作质点，B项错误。研究奥运会乒乓球运动员发的球时，因为旋转球各部分运动情况不同，导致受力不同，影响运动情况，不能将其看作质点，C项错误。研究奥运会跳水运动员的跳水动作时要看身体各部分的动作，运动员不能看作质点，D项正确。2.下列关于质点的说法，正确的是（）A.运转中的地球不能看作质点，而原子核可以看作质点B.研究火车通过路旁一根电线杆时，火车可以看作质点C.研究奥运会乒乓球运动员打出的旋转球时能把乒乓球看作质点D.研究奥运会跳水运动员的跳水动作时，不能将运动员看作质点D3.平常说的“太阳东升西落”是什么物体相对什么参考系在运动？（）A.地球相对太阳的运动 B.太阳相对地球的运动C.太阳相对月球的运动 D.地球相对月球的运动【解析】太阳东升西落是以地球为参考系研究太阳的运动，B项正确