【同步】高中物理粤教2019版必修一学案：第1章第1节质点参考系时间

第一节质点参考系时间学习目标1．理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件．2．知道参考系的概念，知道物体的运动具有相对性．3．知道时间和时刻的区别与联系，并在实际问题中识别时刻和时间．4．体会科学研究中构建物理模型的思想方法．知识点一质点1．质点：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有质量的点，或者说，用一个有质量的点来代替整个物体，用来代替物体的有质量的点叫作质点．2．理想化模型：根据问题的内容和性质，抓住问题中的主要因素，忽略次要因素，建立一个与实际情况差距不大的理想化模型来进行研究，使复杂问题得到简化，这是一种重要的科学研究方法．质点是理想化模型，实际上并不存在．1．(1)只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点． ()(2)只有运动较慢的物体才可以看成质点． ()(3)在所研究的问题中，物体的形状、大小可以忽略不计时，物体可以看成质点． ()[答案](1)×(2)×(3)√知识点二参考系1．参考系：研究物体的运动时，选作为参考的物体．2．参考系的选择是任意(选填“任意”或“唯一”)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，观察结果可以不同(选填“可以不同”或“一定相同”)．这是运动的相对性．4．直线坐标系：物体沿直线运动，以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系．用坐标的变化描述质点位置的变化．2．(1)由于运动是绝对的，描述物体的运动时，无需选定参考系． ()(2)在研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系． ()(3)参考系不一定是静止的，运动的物体也可选作参考系． ()[答案](1)×(2)√(3)√知识点三时间与时刻1．时刻：钟表指针指示的一个示数对应着某一瞬间，也就是时刻．2．时间：人们把两个时刻之间的间隔称为时间．时间和时刻之间的关系：Δt＝t2－t1．3．在国际单位制中，时间的基本单位是秒，符号是s．时间单位还有时(h)、分(min)等．生活中的“时间”有时指“时刻”，有时指“时间”，要结合上、下文判断．3．(1)时刻就是一瞬间，即一段很短的时间间隔． ()(2)一分钟就是60个时刻，一小时就是3600个时刻． ()(3)下列说法表示时刻的是________；表示时间间隔的是________．①第1s末；②第3s初；③第2个两秒的中间时刻；④第2s内；⑤第5s内；⑥第8s内；⑦2s内；⑧前5s内；⑨前9s内．[答案](1)×(2)×(3)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨跳水项目是我国的运动强项．2021年7月27日9时30分开始的东京奥运会女子双人十米跳水决赛中陈芋汐、张家齐夺冠，如图是她们在比赛中的画面．请探究：(1)教练为了研究她们两人的技术动作，能把两人看成质点吗？(2)观众欣赏两人比赛时，能把她们看成质点吗？(3)上述时间“7月27日9时30分”是时间还是时刻？提示：(1)不能．(2)不能．(3)时刻．考点1质点1．质点与几何点的区别：质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是具有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．2．质点是一种“物理模型”(1)物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．(2)物理模型作为一种理想化模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．3．物体能否看成质点的条件(1)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．(2)以下两种情况，物体通常可以看作质点：①物体的大小、形状对研究结果没有影响或影响可以忽略时．②只研究物体的平动，不研究物体的转动时．【典例1】如图所示，下列几种情况下的物体，哪些可将物体当作质点来处理()甲乙丙丁A．甲：研究正在吊起货物的起重机的运动时B．乙：研究正在旋转的硬币的运动时C．丙：研究太空中宇宙飞船的位置时D．丁：研究门的转动时思路点拨：判断物体能否看成质点，首先看题目研究的物体的大小和形状对所研究的问题有无影响或影响是否可以忽略不计．C[A、B、D选项中的研究对象的大小、形状忽略后，起重机、硬币、门的运动将无法研究，故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点；C选项中宇宙飞船的大小、形状忽略后，对于确定宇宙飞船的位置无影响，故C项中的宇宙飞船可以被当作质点，故C正确．]假设法判断物体能否当作质点(1)确定问题的性质，即研究目的、观察的重点是什么．(2)假设物体的形状、大小被忽略，成了一个有质量的“点”．(3)思考所要研究的问题，所进行的观察是否受影响．若受影响，物体不能被当作质点；若不受影响，物体就能被当作质点．[跟进训练]1．在研究以下四种情况中提出的问题时，所涉及的对象可看作质点的是()A[地球绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，符合看成质点的条件，A正确；火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点，B错误；花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性，不能将其看成质点，C错误；要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，显然不能将其视为质点，D错误．]考点2参考系1．选择参考系的意义：要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能研究物体做怎样的运动．2．参考系的四个性质(1)标准性：被选为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．(2)任意性：除自身外，任何物体都可以作为参考系．(3)统一性：比较多个物体的运动时应选择同一个参考系．(4)差异性：对于同一个物体，选择不同的参考系，观察的结果一般不同．3．选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则．(1)研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面静止的物体作为参考系．(2)研究某一系统中物体的运动时，常选系统为参考系．例如，研究宇航舱内物体的运动情况时，选取宇航舱为参考系．【典例2】2021年10月16日6时56分，“神舟十三号”与“天和核心舱”交会对接时，航天员翟志刚、王亚平、叶光富先后以飘浮姿态依次进入实验舱．在“神舟十三号”与“天和核心舱”对接时，两者要保持一样的运动速率，下列说法正确的是()A．组合体相对地球是静止的B．“神舟十三号”相对于“天和核心舱”是运动的C．组合体相对于地球是运动的D．“神舟十三号”相对于地球是运动的，“天和核心舱”相对于地球是静止的思路点拨：运动是相对的，选择不同的参考系，所得出的运动情况一般不同．C[以地球为参考系，“神舟十三号”和“天和核心舱”对接时，两者都在围绕地球高速运动，A、D错误，C正确；在“神舟十三号”与“天和核心舱”对接时，两者要保持一样的运动速率，两者相对静止，B错误．]判断参考系的两种方法(1)静物法：明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系．(2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与题目中描述的结果一致．若一致，该物体可能就是参考系．[跟进训练]2．关于参考系的选择，有四位同学展开了讨论，其中正确的是()A．甲说，只有静止的物体才可以被选作参考系B．乙说，任何物体都可以被选作参考系C．丙说，选择地面作参考系是最好的D．丁说，参考系必须选与地面连在一起的物体B[参考系的选择是任意的，可动可静，一般选地面为参考系，但有时为了研究问题的方便也可以选择其他物体为参考系，故B正确．]考点3时间与时刻1．区别与联系项目时间时刻区别物理意义时间是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度时刻是事物运动、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志时间轴上的表示方法时间轴上的一段线段时间轴上的一个点对应运动描述量路程、位移位置描述关键词“3秒内”“前3秒内”“后3秒内”“第1秒内”“第1秒到第3秒”等“3秒末”“第3秒末”“第4秒初”“八点半”等联系两个时刻的间隔即为一段时间，时间能展示运动的一个过程，就像是一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，就像是一张照片2．两者在时间轴上的表示(如图所示)(1)一段时间的结束是下一段时间的开始，所以第ns末与第(n＋1)s初是指同一时刻．(2)第几秒内表示1s的时间间隔．(3)日常生活中所说的“时间”，有时指时间间隔，有时指时刻．在物理学中，时间的含义就是时间间隔．【典例3】仔细观察如图所示的时间轴，下列说法正确的是()A．第3s初是指时间轴上的D点B．第5s内是指时间轴上FG段C．前4s内是指时间轴上AE段D．第2s内是指时间轴上的C点思路点拨：在时间轴上，时刻指一个点，时间指一段线段．C[第3s初是指第3s内的起点，故为时间轴上的C点，故A错误；第5s内是指第5个1s的时间，故为时间轴上EF段，故B错误；前4s内是指4s的时间，故为时间轴上AE段，故C正确；第2s内是指时间轴上的BC段，故D错误．]时刻与时间间隔的两种判断方法(1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断．时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间间隔对应的是事件或运动的过程．(2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间间隔表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间间隔．(多选)在上题图中，下列说法正确的是()A．第3s初指时刻 B．第5s内指时刻C．第4s末指时间 D．前5s内指时间AD[第3s初指C点，是时刻，A正确；第5s内指EF段，前5s内指AF段，均指时间，B错误，D正确；第4s末指E点，是时刻，C错误．][跟进训练]3．关于高铁从铜仁开往贵阳的下列叙述中指“时间间隔”的是()A．上午9时10分，高铁从铜仁站出发B．高铁在10时整车头到达某信号灯标C．高铁在10时22分到达贵阳站D．高铁在凯里站停车3分钟[答案]D1．在研究物体的运动时，力学中引入“质点”的概念，从科学方法上来说属于()A．极限分析物理问题的方法B．观察实验的方法C．建立理想物理模型的方法D．等效替代的方法C[质点的引入是忽略次要因素，抓住主要因素，是一种建立理想物理模型的方法，故C正确．]2．在同一平直公路上，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，两者运动方向相同，甲在前乙在后，则()A．甲观察到乙以5m/s的速度靠近B．乙观察到甲以5m/s的速度远离C．甲观察到乙以15m/s的速度远离D．乙观察到甲以15m/s的速度远离B[以乙为参考系，甲的速度就是5m/s，因此乙观察到甲以5m/s的速度远离，故B正确，D错误；同理甲观察到乙以5m/s的速度远离，故A、C错误．]3．下列说法中正确的是()A．表示做事得过且过时说“做一天和尚，撞一天钟”，“一天”指时间间隔B．形容做事没有持久性时说“三分钟热度”，“三分钟”指时刻C．形容事情不是一蹴而就时说“冰冻三尺，非一日之寒”，“一日”指时刻D．进行交通安全教育时说“宁停三分，不抢一秒”，“三分”和“一秒”均指时刻[答案]A4．(新情境题，以“纳米车”为背景，考查质点)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．探究：(1)研究纳米车如何治疗疾病时，能否把纳米车看成质点？(2)研究纳米车运动的距离时，能否把纳米车看成质点？[解析](1)研究纳米车如何治疗疾病时，要考虑纳米车的动作，不能用一个点代替，故不能把纳米车看成质点．(2)研究纳米车运动的距离时，纳米车的形状能忽略，能看成质点．[答案]见解析回归本节知识，自我完成以下问题．1．物体看成质点的条件是什么？提示：物体的大小、形状在研究的问题中不起作用或只起次要作用．2．选取参考系的原则是什么？提示：以观测方便和使运动的描述尽可能的简单为原则．3．在时间轴上如何描述时刻和时间间隔？提示：在时间轴上的点表示时刻，在时间轴上的线段表示时间间隔．飞行员抓子弹这个故事你可能已经听说过了．据报载，第二次世界大战期间，一个法国飞行员碰到了一件很不寻常的事件．这个飞行员驾驶飞机在2000米高空飞行的时候，发现脸旁有一个小玩意儿在游动着，飞行员以为这是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓了过来，令他大吃一惊的是，他发现抓到的竟是一颗德国子弹．很多人以为这个故事是