高一物理人教版必修1學(xué)案第一章1-質(zhì)點(diǎn)參考系

第一章運(yùn)動的描述1．質(zhì)點(diǎn)參考系一、質(zhì)點(diǎn)1．定義：在某些情況下，可以忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質(zhì)量的點(diǎn)。2．物體可看作質(zhì)點(diǎn)的條件：研究一個物體的運(yùn)動時，物體的大小和形狀對研究問題的影響可以忽略。3．質(zhì)點(diǎn)是一個理想化模型。結(jié)合生活實(shí)際思考，什么情況下列車可以看成一個質(zhì)點(diǎn)？提示：列車從北京開到上海，可以把列車看成質(zhì)點(diǎn)。二、參考系1．運(yùn)動與靜止的關(guān)系：(1)自然界中的一切物體都處于永恒的運(yùn)動中，即運(yùn)動是絕對的。(2)描述某一個物體的運(yùn)動時，總是相對于其他物體而言的，這便是運(yùn)動的相對性。2．參考系：(1)定義：描述一個物體的運(yùn)動時，首先選定某個其他物體作為參考，觀察物體的位置相對于這個“其他物體”是否隨時間變化，以及怎樣變化。這種用來作為參考的物體叫作參考系。(2)選取原則：可任意選取，但對同一物體的運(yùn)動，所選的參考系不同，對它運(yùn)動的描述可能會不同。通常以地面為參考系。(3)運(yùn)動的相對性：選擇不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動，其結(jié)果會有所不同。參考系選取得當(dāng)，會使問題的研究變得簡潔、方便。跳傘運(yùn)動員從飛機(jī)上跳傘，飛行員觀察到跳傘運(yùn)動員沿直線下落，而地面上的人觀察跳傘運(yùn)動員卻沿曲線下落，為什么？提示：飛行員選擇飛機(jī)作為參考系，而地面上的人選擇地面作為參考系。學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)的概念后，我們分析判斷下列哪些體育運(yùn)動員能看成質(zhì)點(diǎn)？①跳水運(yùn)動員跳水比賽的動作。②田徑運(yùn)動員的馬拉松比賽的時間。③體操運(yùn)動員進(jìn)行的體操表演的動作。④賽車運(yùn)動員進(jìn)行的汽車?yán)惖臅r間。⑤女排運(yùn)動員的扣球姿勢。⑥擊劍運(yùn)動員在進(jìn)行擊劍比賽的姿勢。⑦跳傘運(yùn)動員從空中落到地面的路線。運(yùn)動員可以看作質(zhì)點(diǎn)的有②④⑦。1．飛機(jī)在做飛行表演時，做出各種各樣的特技動作。思考：能否把飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)？提示：不能，飛機(jī)的形狀大小對飛行表演有影響，不能忽略。2．出租車?yán)铮緳C(jī)說我紋絲不動，路上的行人說我快如閃電。思考：同樣一個人為什么會有兩種不同的運(yùn)動情況？提示：選擇出租車作為參考系，人是靜止的，選擇地面作為參考系，人是運(yùn)動的。一、質(zhì)點(diǎn)(物理觀念——物質(zhì)觀念)如圖所示是生活中的山地自行車，山地自行車是最受人們歡迎的車型，可以翻山越嶺，自在騎行。探究：(1)某同學(xué)通過APP功能研究自行車從家到學(xué)校的運(yùn)動軌跡，能否把自行車看成質(zhì)點(diǎn)？(2)某同學(xué)研究山地自行車和傳統(tǒng)自行車在騎行過程中的騎行姿勢，能否將騎行者看成質(zhì)點(diǎn)？提示：(1)自行車的大小和形狀對研究運(yùn)動軌跡沒有影響，所以可以把自行車看成質(zhì)點(diǎn)。(2)因?yàn)橐芯框T行者的騎行姿勢，不能忽略騎行者的大小，不能把騎行者看成質(zhì)點(diǎn)。地球可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件地球運(yùn)動時，自身的大小和形狀相對于研究問題可以忽略時，可以看成質(zhì)點(diǎn)，否則，不能看成質(zhì)點(diǎn)。(1)地球自轉(zhuǎn)時，地球不能看成質(zhì)點(diǎn)。(2)地球公轉(zhuǎn)時，地球可以看成質(zhì)點(diǎn)?！镜淅?多選)無人戰(zhàn)斗機(jī)由無人偵察機(jī)發(fā)展而來，但其復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于無人偵察機(jī)，下列可將無人戰(zhàn)斗機(jī)視為質(zhì)點(diǎn)的是()A．研究人員觀察測試無人戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度時B．研究人員觀察無人戰(zhàn)斗機(jī)飛行姿勢、測各項技術(shù)參數(shù)時C．?dāng)撤酱_定無人戰(zhàn)斗機(jī)位置時D．?dāng)撤接麑o人戰(zhàn)斗機(jī)關(guān)鍵部位實(shí)施打擊時【解題探究】(1)無人戰(zhàn)斗機(jī)在什么情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)?提示:戰(zhàn)斗機(jī)的形狀和大小對研究問題可以忽略不計時。(2)無人戰(zhàn)斗機(jī)在什么情況下不可以看作質(zhì)點(diǎn)?提示:戰(zhàn)斗機(jī)的形狀和大小對研究問題不能忽略時?！窘馕觥窟xA、C。測試無人戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度或確定其位置時，無需考慮其形狀、大小，可將其看成質(zhì)點(diǎn)，A、C正確；而觀察無人戰(zhàn)斗機(jī)飛行姿勢或確定關(guān)鍵部位時，都必須考慮其形狀、大小，不能看成質(zhì)點(diǎn)，B、D錯誤。物理模型法在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)這一理想化模型就是這種方法的具體應(yīng)用。1．(2021·杭州高一檢測)下列運(yùn)動的物體(乒乓球、足球、運(yùn)動員、火車)，在相應(yīng)的研究問題中能被看作質(zhì)點(diǎn)的是()A.研究乒乓球的發(fā)球技術(shù)B．研究足球任意球的腳法C．評判花樣滑冰運(yùn)動員的動作D．計算火車從北京到上海的時間【解析】選D。當(dāng)物體的形狀、大小對所研究的問題沒有影響時，我們就可以把它看成質(zhì)點(diǎn)。研究乒乓球的發(fā)球技術(shù)，不能忽略球形狀大小，故A錯誤；研究足球任意球的腳法，足球的形狀大小不能忽略，故B錯誤；評判花樣滑冰運(yùn)動員的動作，要看其動作，如果看作質(zhì)點(diǎn)，其動作無法展現(xiàn)，不能看作質(zhì)點(diǎn)，故C錯誤；計算火車從北京到上海的時間時，可以忽略火車的車長，可以把火車看作質(zhì)點(diǎn)，故D正確。2．(2021·浙江1月學(xué)考)2020年11月10日，我國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909m?！皧^斗者”號照片如圖所示，下列情況中“A．估算下降總時間時B．用推進(jìn)器使其轉(zhuǎn)彎時C．在海溝中穿越窄縫時D．科學(xué)家在其艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時【解析】選A?！皧^斗者”號能否看作質(zhì)點(diǎn)的關(guān)鍵是其大小和形狀對所研究問題有無影響，估算下降時間時大小和形狀對其無影響可以看作質(zhì)點(diǎn)，A正確；用推進(jìn)器使其轉(zhuǎn)彎時需要考慮其大小和形狀，不能看作質(zhì)點(diǎn)，B錯誤；在海溝中穿越窄縫時需要考慮其大小和形狀，不能看作質(zhì)點(diǎn)，C錯誤；科學(xué)家在其艙內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時同樣需要考慮其大小和形狀，也不能看作質(zhì)點(diǎn)，D錯誤。【拔高題組】1．在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)方法。質(zhì)點(diǎn)就是這種物理模型之一。下列有關(guān)質(zhì)點(diǎn)的說法正確的是()A．只有體積小的物體才能看成質(zhì)點(diǎn)B．物體在任何情況下都能看成質(zhì)點(diǎn)C．研究地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律時，可以把地球看成質(zhì)點(diǎn)D．研究地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律時，可以把地球看成質(zhì)點(diǎn)【解析】選D。物體是否能看成質(zhì)點(diǎn)，不以物體的體積大小為條件，選項A錯誤；質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型，只有滿足條件的物體才能看成質(zhì)點(diǎn)，選項B錯誤；研究地球自轉(zhuǎn)的規(guī)律時，地球上不同地方的運(yùn)動情況一般是不同的，所以地球不能看成質(zhì)點(diǎn)，選項C錯誤；研究地球公轉(zhuǎn)的規(guī)律時，由于地球的大小引起的運(yùn)動差異很小，可以忽略不計，故此時地球可看成質(zhì)點(diǎn)，選項D正確。2．在某運(yùn)動會上記錄下列運(yùn)動員的比賽成績時，可看成質(zhì)點(diǎn)的是()【解析】選A。馬拉松比賽時，由于路程較長，運(yùn)動員的大小、形狀可以忽略，故可以看成質(zhì)點(diǎn)，A正確；跳水時，裁判員要關(guān)注運(yùn)動員的動作，運(yùn)動員的大小、形狀不能忽略，故不能看成質(zhì)點(diǎn)，B錯誤；擊劍時要注意運(yùn)動員的肢體動作，運(yùn)動員的大小、形狀不能忽略，故不能看成質(zhì)點(diǎn)，C錯誤；體操中主要根據(jù)運(yùn)動員的肢體動作評分，運(yùn)動員的大小、形狀不能忽略，故不能看成質(zhì)點(diǎn)，D錯誤。二、參考系(物理觀念——運(yùn)動與相互作用觀念)如圖所示，有甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看到高樓在向下運(yùn)動，乙中乘客看到甲在向下運(yùn)動，丙中乘客看到甲、乙都在向上運(yùn)動。甲、乙、丙相對于地面的運(yùn)動情況可能有哪些？提示：在描述物體的運(yùn)動時要選取參照物，而所選取的參照物不同，對物體運(yùn)動的描述也不相同。本題中甲、乙、丙三架電梯中的乘客在觀察高樓或其他電梯時都是以自己所乘電梯為參照物的，所以甲中乘客看到高樓向下運(yùn)動，高樓不動一定是甲電梯向上運(yùn)動，乙中乘客看到甲在向下運(yùn)動，說明乙一定向上運(yùn)動且比甲的速度還大，丙中乘客看到甲、乙均向上運(yùn)動，丙有靜止不動、向下運(yùn)動、以比甲、乙都小的速度向上運(yùn)動三種可能。參考系的四個性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)性被選為參考系的物體都是假定不動的，被研究的物體是運(yùn)動還是靜止，都是相對于參考系而言的任意性任何物體都可以作為參考系同一性比較多個物體的運(yùn)動或同一物體在不同階段的運(yùn)動時，必須選擇同一個參考系差異性對于同一個物體的運(yùn)動，選擇不同的參考系，觀察結(jié)果一般不同參考系的選取方法(1)研究地面上物體的運(yùn)動時，常選地面或相對地面靜止的物體作為參考系。(2)研究某一系統(tǒng)中物體的運(yùn)動時，常選系統(tǒng)為參考系?！镜淅课覀冊诿枋瞿硞€物體的運(yùn)動時，總是相對一定的參考系而言的，下列說法不正確的是()A．我們說“太陽東升西落”，是以地球?yàn)閰⒖枷档腂．我們說“地球圍繞太陽轉(zhuǎn)”，是以太陽為參考系的C．我們說“同步衛(wèi)星在高空靜止不動”，是以太陽為參考系的D．坐在火車上的乘客看到鐵路旁的樹木、電線桿迎面向他飛奔而來，是以火車或他自己為參考系的【解析】選C。“太陽東升西落”是相對于我們居住的地球而言的，是以地球?yàn)閰⒖枷档?，A正確；“地球圍繞太陽轉(zhuǎn)”是以太陽為參考系的，B正確；“同步衛(wèi)星在高空靜止不動”是相對于地球而言的，是以地球?yàn)閰⒖枷档?，C錯誤；火車上的乘客看到鐵路旁的樹木、電線桿迎面向他飛奔而來，是以火車或他自己為參考系的，D正確。物體運(yùn)動情況的判斷方法(1)確定研究對象。(2)根據(jù)題意選擇合適的參考系。(3)分析被研究物體相對于所選參考系的位置變化情況。1．(多選)下列說法正確的是()A．參考系就是絕對不動的物體B．只有選好參考系以后，物體的運(yùn)動性質(zhì)才能確定C．同一物體的運(yùn)動，相對于不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不同D．我們平常所說的樓房是靜止的，是以地面為參考系【解析】選B、C、D。參考系是為了描述物體的運(yùn)動，選來作為標(biāo)準(zhǔn)的物體，可以是運(yùn)動的，也可以是靜止的，故A錯誤；運(yùn)動和靜止是相對的，要描述物體的運(yùn)動，必須選擇參考系，故B正確；描述同一運(yùn)動時，若以不同物體作為參考系，觀察結(jié)果可能不同，C正確；參考系的選取，原則上是任意的，但在實(shí)際問題中，應(yīng)以對運(yùn)動的描述盡可能簡單為原則，一般以地面為參考系，我們平常所說的樓房是靜止的，就是以地面為參考系，D正確。2．(2021·杭州高一檢測)一位坐在火車A內(nèi)的乘客觀察窗外，發(fā)現(xiàn)臨窗另一列火車B正向西移動，又看到另一側(cè)窗外的樹木也向西移動，若以地面為參考系，則“火車A”和“火車B”的運(yùn)動情況不可能的是()A.火車A向東，火車B靜止 B．火車A向東，火車B向西C．火車A向西，火車B向西 D．火車A向東，火車B向東【解析】選C。坐在火車A內(nèi)的乘客觀察窗外，發(fā)現(xiàn)臨窗另一列火車B正向西移動，又看到另一側(cè)窗外的樹木也向西移動，若以地面為參考系，說明火車A向東運(yùn)動，火車B向西運(yùn)動，或者靜止或者向東運(yùn)動，但速度小于A車速度，故A、B、D都有可能，C不可能?！就卣估}】考查內(nèi)容：參考系的選擇對物體運(yùn)動的影響【典例】從水平勻速飛行的飛機(jī)上向外自由釋放一個物體，不計空氣阻力，在物體下落的過程中，地面上的人看到物體沿什么方向運(yùn)動？飛機(jī)上的乘客看到物體沿什么方向運(yùn)動？【解析】地面上的人觀察物體運(yùn)動時是以地面為參考系，看到物體豎直下落的同時，還沿飛機(jī)飛行方向運(yùn)動，其軌跡為曲線。飛機(jī)上的乘客觀察物體運(yùn)動時是以飛機(jī)為參考系的，因物體和飛機(jī)水平方向的運(yùn)動相同，所以飛機(jī)上的乘客看到物體沿豎直方向向下運(yùn)動。答案：見解析追隨拍攝法追隨拍攝法是攝影者手執(zhí)相機(jī)在追隨被攝動體時按動快門，使畫面達(dá)到動中求靜的效果，是攝影中的一種藝術(shù)表現(xiàn)手法。運(yùn)用追隨拍攝法，拍攝姿勢要正確，兩腿要分開站穩(wěn)，兩手持穩(wěn)機(jī)身，雙臂夾緊，依靠身體靈活轉(zhuǎn)動。角度要適宜，在拍攝動體的曝光過程中，鏡頭始終要不停地追隨動體移動，切實(shí)做到在追隨過程中曝光，在曝光過程中不停地追隨其畫面特點(diǎn)使動體對象的影像清晰，背景十分虛幻，主體突出，有強(qiáng)烈的動感視覺效果，氣氛十分逼真。除最常見的平行追隨拍攝法外，近幾年又出現(xiàn)了弧形追隨、斜線追隨、旋轉(zhuǎn)追隨和縱向追隨等拍攝法，提高了攝影藝術(shù)和攝影報道畫面形象的表現(xiàn)力。探究：攝像頭相對于汽車來說是運(yùn)動的還是靜止的？提示：以汽車為參考系，攝像頭相對于汽車是靜止的。1．(水平1)下列說法正確的是()A．參考系必須是固定不動的物體B．參考系可以是變速運(yùn)動的物體C．研究地球公轉(zhuǎn)時，地球不可視為質(zhì)點(diǎn)D．研究跳水運(yùn)動員轉(zhuǎn)體動作時，運(yùn)動員可視為質(zhì)點(diǎn)【解析】選B。參考系是為了描述物體的運(yùn)動而人為選定作為參照的物體，參考系可以是不動的物體，也可以是運(yùn)動的物體，A錯誤，B正確；地球的公轉(zhuǎn)半徑比地球半徑大得多，在研究地球公轉(zhuǎn)時，可將地球視為質(zhì)點(diǎn)，C錯誤；在研究跳水運(yùn)動員身體轉(zhuǎn)動時，運(yùn)動員的形狀和大小對研究結(jié)果的影響不可忽略，不能被視為質(zhì)點(diǎn)，D錯誤。2．(水平1)2021年1月20日開通的南通到北京的高鐵，使旅客的出行時間由原來的13小時縮短為6小時，其使用的CR300BF型復(fù)興號動車組全長A．動車組體積太大，不能看成質(zhì)點(diǎn)，乘客可看成質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)槌丝腕w積小B．動車組運(yùn)行時任何情況下都不能將其看成質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)檐囕喸谵D(zhuǎn)動C．計算動車組通過某一隧道的時間時，可將它看成質(zhì)點(diǎn)D．計算動車組從南通站到北京站的運(yùn)行時間時，可將它看成質(zhì)點(diǎn)【解析】選D。物體是否能看成質(zhì)點(diǎn)的條件是物體的大小在所研究的問題中是否可以忽略不計，因此與物體的大小無關(guān)，與車輪是否轉(zhuǎn)動也無關(guān)，A、B錯誤；計算動車組通過某一隧道的時間時，動車組的大小不可以忽略，因此不可將它看成質(zhì)點(diǎn)，C錯誤；計算動車組從南通站到北京站的運(yùn)行時間時，動車組的大小可以忽略，因此可將它看成質(zhì)點(diǎn)，D正確。3．(水平2)如圖所示，由于風(fēng)的緣故，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的兩艘船A、B上的旗幟分別向右和向左飄，A、B船的運(yùn)動狀態(tài)是()A.A船肯定是向左運(yùn)動的B．A船肯定是靜止的C．B船肯定是向右運(yùn)動的D．B船可能是靜止的【解析】選C。從河岸上的旗幟的飄動方向可以判斷風(fēng)向右吹；由此可以判斷B船一定向右運(yùn)動且船速比風(fēng)速大；A船可能靜止，也可能向左運(yùn)動，還有可能向右運(yùn)動，但是船速比風(fēng)速小。則C正確，A、B、D錯誤。4．(水平2)(2021·寧波高一檢測)平常說的“一江春水向東流”“地球的公轉(zhuǎn)”“鐘表的時針在轉(zhuǎn)動”“太陽東升西落”等，物體運(yùn)動的參考系分別為()A．江岸、太陽、鐘表表盤、地球B．江中游船、太陽、鐘表表盤、地球C．江岸、太陽、鐘表表盤、月球D．江中游船、太陽、鐘表表盤、月球【解析】選A?！耙唤核驏|流”是水相對于江岸運(yùn)動，是以江岸為參考系；“地球的公轉(zhuǎn)”是指地球繞太陽運(yùn)動，是以太陽為參考系；“鐘表的時針在轉(zhuǎn)動”是指時針在表盤中