2024-2025学年高中物理第一章运动的描述第一节质点参考系空间时间教案教科版必修1

PAGE14-第一节质点参考系空间时间学问点一机械运动物体相对于其他物体的位置改变，也就是物体的空间位置随时间的改变，是自然界中最简洁、最基本的运动形态，我们称为机械运动．运动是确定的，静止是相对的．学问点二质点(1)自然界中很多物体的运动都是很困难的，要想精确地描述物体的运动，并不是一件简洁的事，缘由是任何物体都有确定的大小和形态，物体各部分的运动状况一般说来并不一样．(2)用来代替物体的有质量的点叫做质点．(3)在探讨物体的运动时，若物体的大小和形态对探讨问题的结果没有影响或影响很小(可忽视不计)时，可将物体视为质点，也就是说，能否将一个物体看做质点是由问题的性质确定的．(多选)神舟十号于2013年6月11日17时38分从酒泉卫星放射中心胜利放射，实现了我国载人航天工程的新突破．以下所给出的哪一个阶段可以把神舟十号看成质点(AB)A．飞船放射升空，跟踪飞船运动轨迹时B．分析飞船飞行速度时C．与天宫一号对接前，调整飞船姿态时D．限制飞船完成对接过程时学问点三参考系在描述A物体的运动时，首先要选定B物体做参考，然后视察A物体相对B物体的位置是否随时间改变，以及怎么改变．这种用来做参考的物体称为参考系．参考系的选择是随意的，选择不同的参考系来视察同一物体的运动，其结果往往是不同的，这说明物体的运动具有相对性．视察如图所示的漫画，图中司机说乘车人没有动，而路上的小女孩说他运动得真快，谁的说法正确？为什么？提示：司机以车为参考系，所以他说乘车人没有动，而小女孩以地面为参考系，她看到乘车人在飞速地运动着．由于所选取的参考系不同，因此得出了不同的结论，他们的说法都是正确的．学问点四时刻和时间间隔如图表示神舟十号放射后对应的时间间隔与时刻，给出的五个数据哪些是时刻？哪些是时间间隔？提示：“11日17时38分”“13日13时18分”“26日9时41分”指时刻；“43小时40分”“13天20小时23分”指时间间隔．考点一质点1．定义用来代替物体的有质量的点．质点的两个要点：(1)只占有位置不占有空间；(2)具有所代替物体的全部质量．2．质点模型的必要性与可能性实际物体既有大小，又有形态，那么在确定这个物体的位置时，是否须要说出物体上各个点所在的位置呢？事实上，我们根本不行能说出一个物体上全部不同的点所在的位置，况且即使我们最终能够办到，也是毫无意义的．假如在所探讨的问题中，物体的大小和形态等特性对描述的结果影响很小，这时就可以忽视物体的大小、形态，把它看成一个具有同样质量的点．从而使探讨对象变得特别简洁和纯粹，使我们能便利地探讨它的运动．3．质点体现的思想方法(1)质点是以探讨目的为动身点，突出问题的主要因素，忽视次要因素而建立的志向化物理模型，实际并不存在．(2)“志向化模型”虽然实际并不存在，但“志向化模型”的建立，具有特别重要的意义，可以使探讨的问题得以简化或使探讨问题更便利而又不会发生大的偏差，“志向化模型”是物理中常常采纳的一种探讨问题的方法．4．将物体看成质点的条件(1)物体的大小、形态对所探讨问题的影响可以忽视不计时，可视物体为质点．地球很大，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球看成质点．当然，在探讨地球自转时，就不能把地球看成质点了．探讨火车从北京到上海的运动时可以把火车看成质点，但探讨火车过桥的时间时就不能把火车看成质点了．(2)物体上各点的运动状况都是相同的，探讨它上面某一点的运动规律就可以代表整个物体的运动状况，这时物体可以看成质点．(3)物体有转动，但相对平动而言可以忽视时，可以把物体看成质点．如汽车在行驶时，虽然车轮有转动，但当我们关切车辆整体运动的快慢时，汽车可以被看成质点．【例1】以下情景中，加着重号的人物或物体可看成质点的是()A．探讨一列火车通过长江大桥所需的时间B．乒乓球竞赛中，运动员发出的旋转球C．探讨航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作D．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置解答本题时应把握以下两点：(1)质点是一种志向化的模型，是对实际物体的近似．(2)推断一个物体能否被看成质点，不取决于物体自身的大小，而取决于物体自身大小对所探讨的问题的影响是否可以忽视．【解析】把物体看做质点的条件是：物体的大小和形态对探讨的问题没有影响，或者对探讨问题的影响可以忽视不计．探讨火车通过长江大桥的时间时不能把火车看成质点；要接住“旋转球”，必需探讨乒乓球的运动状态，此时不能把乒乓球看成质点；探讨航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，不能把翟志刚看成质点；用GPS确定“武汉”舰在大海中的位置时，可以把“武汉”舰看成质点．故应选D.【答案】D总结提能能否把物体看成质点，不是看物体的形态和大小，而是看物体的形态和大小对所探讨问题的影响能否忽视．(1)物体的大小、形态对所探讨问题的影响可忽视不计时，可将物体看做质点．(2)平动的物体可以看做质点；转动的物体，假如物体的转动不是我们所要探讨的主要问题时，也可以看做质点．转动的物体在探讨其转动的规律时不能看做质点．(多选)如下图所示，你认为哪些对象可以看做质点？(AB)解析：A项探讨地球绕太阳的公转周期时，尽管地球直径约为1.3×104km，而且本身也在自转，但由于地球和太阳之间的距离约为1.5×108km，约是地球直径的104倍，因而就地球相对太阳公转来说，地球的大小和自转可以忽视不计，这时我们就可以把地球视为一个质点．B项自行车运动员的成果确定于他的骑车速度，我们关注的是他到达终点的名次，不关注身体各部位的动作，故可以把自行车运动员看成一个质点．C项地球绕太阳公转时，地球上不同地区季节的改变、昼夜的改变是不同的，这时地球的大小和形态是不能被忽视的，所以地球在此探讨问题中不能看成一个质点．D项花样滑冰表演好坏确定于他们表演动作，故不能视为质点．考点二参考系1．定义要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，视察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间改变，以及怎样改变．这种用来做参考的物体称为参考系．2．选取参考系的意义(1)有了参考系，才能确定物体的位置．(2)选定了参考系后，才能知道和探讨物体的运动，试设想，在茫茫大海里，水天一色，假如没有太阳或星辰做参考，水手根本无法确定自己船舶的位置和航向．(3)参考系选择不同，对同一物体的运动得出的结论也可能不同，通常在探讨地面上物体的运动时，假如不声明参考系，则默认以地面为参考系．3．参考系的四特性质(1)标准性，选作参考系的物体都假定不动，被探讨的物体都以参考系为标准．(2)随意性，参考系的选取可以是随意的(物体本身除外)，在实际问题中，参考系的选取以探讨问题便利为基本原则．(3)统一性，比较不同的物体的运动应选择同一参考系．(4)差异性，对于同一物体选择不同的参考系运动状况一般不同．物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性．一个物体是否运动、怎样运动，确定于它相对于所选的参考系的位置是否改变、怎样改变．同一物体，选取不同的参考系，其运动状况可能不同，例如，若以地面为参考系，路边的树木是静止的，若以行驶的汽车为参考系，树木是运动的，这就是我们坐在车里前进时感到树木往后倒退的缘由．4．参考系的选取原则参考系的选择是随意的，但应以视察便利和使运动的描述尽可能简洁为原则，探讨地面上物体的运动常选地面为参考系．【例2】热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和制热燃料的普及，热气球运动已成为公众休闲观光和体育旅游项目．在一次观光巡游中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，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，以下有关甲、乙、丙的运动状况的说法错误的是()A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙<v甲C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升D．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲解答本题应留意以下两点：(1)选择不同的参考系，物体运动状况的描述不同；(2)要比较物体运动的快慢，必需选择同一参考系．【解析】楼房和地面相当于同一参考系，所以甲是匀速下降．乙看到甲匀速上升，说明乙也是匀速下降，且v乙>v甲．甲看到丙匀速上升有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙<v甲．丙看到乙匀速下降也有三种可能：丙静止；丙匀速上升；丙匀速下降，且v丙<v乙．综上所述，A、B、C项说法正确，D项说法错误．【答案】D总结提能描述物体的运动，必需选择参考系．其一般步骤为：(1)确定探讨对象；(2)依据题意确定参考系，并假定参考系是不动的；(3)分析被探讨物体相对于参考系的位置改变状况．如图所示，由于风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是(C)A．A船确定是向左运动的B．A船确定是静止的C．B船确定是向右运动的D．B船可能是静止的解析：对A船运动状况的探讨：由题图知A船与河岸上的旗帜均向右飘，则相对于风，A船、河岸都具有向左的运动速度，所以A船可能相对河岸静止，也可能以随意速度向左运动，还有可能以相对比风速小的速度向右运动，A、B错误．B船运动状况可确定：B船中旗帜向左飘，表明B船只能向右运动，且速度大于风速，C对，D错．考点三时刻和时间间隔1．时刻表示某一瞬间，在时间轴上用一个点表示，如“第3秒末”“第4秒初”，时刻用来表征事务发生的先后依次，对应位置等状态量．2．时间间隔是两个时刻之间的间隔，在时间轴上用一条线段来表示，时间间隔表征改变过程的长短，对应位移等过程量．3．时刻和时间间隔的表示方法在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示．如下图所示，0～3s表示3s的时间，即前3s；4～5s表示第5s内，是1s的时间间隔.1所对应的刻度线既为第1s末，也为第2s初，是时刻．时刻的零点选取原则上是随意的，详细问题中常以初始时刻为零点．4．时刻与时间间隔的区分与联系【例3】(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是()A．物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻B．物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间C．物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间D．第4s末就是第5s初，指的是时刻区分时间间隔和时刻，最好的流程如图所示．【解析】画时间轴如图所示，5s时指的是5s末这一时刻，5s内指的是0～5s这一段时间，第5s内指的是在4s末到5s末这1s的时间，前1s末和后1s初是同一时刻，故第4s末和第5s初是同一时刻．【答案】ACD总结提能生活中的“时间”概念有“时刻”和“时间间隔”两重性．物理学中表示同一个时刻也有不同的说法；对于时间间隔，一些相近的说法却表示不同的时间间隔．要透彻理解这些问题，最好是借助时间轴，如下图所示．(多选)在我校实行的创新设计大赛上，我班“科技之光”爱好小组设计了一种音乐钟，该音乐钟每隔一段相等的时间就发出一段1分钟的奇妙乐声，已知上午9时和9时41分发出乐声，则下列有关该音乐钟的说法正确的是(BC)A．上午9时和9时41分发出乐声中的9时和9时41分指的是时间B．该音乐钟每隔40分钟发出一次乐声，间隔的40分钟指的是时间C．该音乐钟持续发出1分钟的奇妙乐声中的1分钟指的是时间D．该音乐钟在上午10时22分时会再次发出乐声，10时22分指的是时间解析：本题疑难点在于对给出的生活情景，学生会将日常生活中的时间观念代入进来，进而做出错误的推断.9时和9时41分是音乐钟发出乐声的时刻，选项A错误；每隔40分钟发出一次乐声，是指从上次发完乐声到下次发出乐声的这一段时间，选项B正确；持续发出1分钟的奇妙乐声中的1分钟指的是该音乐钟从起先发出乐声到乐声结束的这一段时间，选项C正确；每隔40分钟发出一次乐声，再考虑到一次发出乐声要持续1分钟，则上午10时22分时会再次发出乐声，10时22分指再次发出乐声的时刻，选项D错误．1．下列关于质点的说法中，正确的是(D)A．质点是一个志向化模型，事实上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义B．只有体积很小的物体才能看做质点C．凡轻小的物体，皆可看做质点D．假如物体的形态和大小对所探讨的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点解析：质点是把物体看做一个只有质量，没有形态、大小的点，它是一个志向化模型，事实上是不存在的．引入质点的概念，是为了探讨问题的便利，当物体的形态和大小对所探讨的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点．2．(多选)关于参考系，以下说法正确的是(AC)A．不选定参考系，就无法探讨某一物体是怎样运动的B．参考系就是不动的物体C．同一物体的运动状况，对于不同的参考系可能有不同的视察结果D．任何状况下，只有地球才是最志向的参考系解析：探讨物体的运动必须要选定参考系，才能描述物体的运动，否则没法探讨，选项A正确；参考系是假定为不动的物体，不动的物体是不存在的，选项B错误；同一个物体的运动，选取不同的物体作为参考系时，会视察到不同的结果，选项C正确；参考系的选取，要以便利观测和使运动的描述尽可能简洁为原则，而非只有选地球为参考系最志向，选项D错误．3．下列计时数据是指时间的是(B)A．2024年5月9日2时28分，“高分五号”卫星在太原卫星放射中心胜利放射B．苏炳添在国际田联世界室内巡回赛杜塞尔多夫站男子60m决赛中以6秒43的成果打破亚洲纪录夺冠C．里约奥运会马龙、张继科乒乓球男单决赛8：30正式起先D．当地时间2024年10月3日，瑞典皇家科学院宣布将2024年度诺贝尔物理学奖授予三位美国科学家解析：2024年5月9日2时28分在时间轴上对应的是一个点，是时刻，故A错误.6秒43是苏炳添竞赛的时间，故B正确.8：30在时间轴上对应的是一个点，是时刻，故C错误.2024年10月3日在时间轴上对应的是一个点，是时刻，故D错误．4．中国空军于2024年12月18日出动多型战机进行“绕岛巡航”，成体系飞越宫古海峡和巴士海峡，锤炼提升维护国家主权和领土完整的实力，用战机航迹丈量祖国大好河山．若某次多型战机“绕岛巡航”从早上8：00起飞，到达终点用时约1小时．下列说法正确的是(B)A．探讨战机的起飞状态，战机可以看成质点B．探讨战机从起点到终点的飞行时间，战机可以看成质点C．探讨对歼击机进行空中加油，歼击机可以看成质点D．探讨歼击机在空中的翻滚动作，歼击机可以看成质点解析：探讨战机的起飞状态，战机的大小和形态不能忽视，战机不能看成质点，故A错误；探讨战机从起点到终点的飞行时间，战机的大小和形态可以忽视，战机可以看成质点，故B正确；探讨对歼击机进行空中加油，歼击机的大小和形态对所探讨的问题影响很大，歼击机不能看成质点，故C错误；探讨歼击机在空中的翻滚动作，歼击机的大小和形态对所探讨的问题影响很大，歼击机不能看成质点，故D错误．5．某运动物体在平面内，由点(3,1)动身，沿直线运动到点(1,4)，然后又由点(1,4)沿直线运动到点(5,5)．试在下图中完成坐标系的建立并画出物体的运动轨迹．答案：见解析解析：该物体的运动为平面内的平动，要描述其运动就要建立直角坐标系．如右图中已建立，并有原点、标度和正方向．此时，只需再定义两坐标轴的名称和单位，标上各处标度的大小，即可对运动进行描述．取水平坐标线为x轴，竖直坐标线为y轴；单位都取为米，依据题目的描述就可画出物体的运动轨迹．坐标系的建立及物体运动的轨迹如右图所示(图中实线表示物体运动的轨迹)．学科素养培优精品微课堂——思想方法系列一参考系的选取开讲啦有时选取恰当的参考系能使问题求解得到简化，选取参考系的原则是要使物体运动规律变得简洁，须要详细问题详细分析，并在解题过程中逐步积累和总结阅历．[例]一只小船逆水匀速行驶，经过一座桥下时，从船上落下一木板到水中，船员半小时后才发觉，马上调头追逐，在桥下游5km处追上．设小船相对于水的划行速度始终不变，木板到水中速度马上与水速相同．水速大小不变．求：(1)小船调头后追上木板所用的时间；(2)水流速度．[解析]解法1：选河岸为参考系，定桥下为坐标原点，水流方向为x轴的正方向，小船的运动如图中虚线所示，实线表示木板的运动．设船相对于水的划行速度为v，水流速度为v1，则木板从O点起先，经0.5h的位置为x1＝v1×0.5h，船的位置坐标x2＝－(v－v1)×0.5h，设船调头后经过时间t追上