2024-2025學年高中物理第一章運動的描述第一節(jié)質(zhì)點參考系空間時間教案教科版必修1

PAGE14-第一節(jié)質(zhì)點參考系空間時間學問點一機械運動物體相對于其他物體的位置改變，也就是物體的空間位置隨時間的改變，是自然界中最簡潔、最基本的運動形態(tài)，我們稱為機械運動．運動是確定的，靜止是相對的．學問點二質(zhì)點(1)自然界中很多物體的運動都是很困難的，要想精確地描述物體的運動，并不是一件簡潔的事，緣由是任何物體都有確定的大小和形態(tài)，物體各部分的運動狀況一般說來并不一樣．(2)用來代替物體的有質(zhì)量的點叫做質(zhì)點．(3)在探討物體的運動時，若物體的大小和形態(tài)對探討問題的結(jié)果沒有影響或影響很小(可忽視不計)時，可將物體視為質(zhì)點，也就是說，能否將一個物體看做質(zhì)點是由問題的性質(zhì)確定的．(多選)神舟十號于2013年6月11日17時38分從酒泉衛(wèi)星放射中心勝利放射，實現(xiàn)了我國載人航天工程的新突破．以下所給出的哪一個階段可以把神舟十號看成質(zhì)點(AB)A．飛船放射升空，跟蹤飛船運動軌跡時B．分析飛船飛行速度時C．與天宮一號對接前，調(diào)整飛船姿態(tài)時D．限制飛船完成對接過程時學問點三參考系在描述A物體的運動時，首先要選定B物體做參考，然后視察A物體相對B物體的位置是否隨時間改變，以及怎么改變．這種用來做參考的物體稱為參考系．參考系的選擇是隨意的，選擇不同的參考系來視察同一物體的運動，其結(jié)果往往是不同的，這說明物體的運動具有相對性．視察如圖所示的漫畫，圖中司機說乘車人沒有動，而路上的小女孩說他運動得真快，誰的說法正確？為什么？提示：司機以車為參考系，所以他說乘車人沒有動，而小女孩以地面為參考系，她看到乘車人在飛速地運動著．由于所選取的參考系不同，因此得出了不同的結(jié)論，他們的說法都是正確的．學問點四時刻和時間間隔如圖表示神舟十號放射后對應的時間間隔與時刻，給出的五個數(shù)據(jù)哪些是時刻？哪些是時間間隔？提示：“11日17時38分”“13日13時18分”“26日9時41分”指時刻；“43小時40分”“13天20小時23分”指時間間隔．考點一質(zhì)點1．定義用來代替物體的有質(zhì)量的點．質(zhì)點的兩個要點：(1)只占有位置不占有空間；(2)具有所代替物體的全部質(zhì)量．2．質(zhì)點模型的必要性與可能性實際物體既有大小，又有形態(tài)，那么在確定這個物體的位置時，是否須要說出物體上各個點所在的位置呢？事實上，我們根本不行能說出一個物體上全部不同的點所在的位置，況且即使我們最終能夠辦到，也是毫無意義的．假如在所探討的問題中，物體的大小和形態(tài)等特性對描述的結(jié)果影響很小，這時就可以忽視物體的大小、形態(tài)，把它看成一個具有同樣質(zhì)量的點．從而使探討對象變得特別簡潔和純粹，使我們能便利地探討它的運動．3．質(zhì)點體現(xiàn)的思想方法(1)質(zhì)點是以探討目的為動身點，突出問題的主要因素，忽視次要因素而建立的志向化物理模型，實際并不存在．(2)“志向化模型”雖然實際并不存在，但“志向化模型”的建立，具有特別重要的意義，可以使探討的問題得以簡化或使探討問題更便利而又不會發(fā)生大的偏差，“志向化模型”是物理中常常采納的一種探討問題的方法．4．將物體看成質(zhì)點的條件(1)物體的大小、形態(tài)對所探討問題的影響可以忽視不計時，可視物體為質(zhì)點．地球很大，但地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，地球的大小就變成次要因素，我們完全可以把地球看成質(zhì)點．當然，在探討地球自轉(zhuǎn)時，就不能把地球看成質(zhì)點了．探討火車從北京到上海的運動時可以把火車看成質(zhì)點，但探討火車過橋的時間時就不能把火車看成質(zhì)點了．(2)物體上各點的運動狀況都是相同的，探討它上面某一點的運動規(guī)律就可以代表整個物體的運動狀況，這時物體可以看成質(zhì)點．(3)物體有轉(zhuǎn)動，但相對平動而言可以忽視時，可以把物體看成質(zhì)點．如汽車在行駛時，雖然車輪有轉(zhuǎn)動，但當我們關(guān)切車輛整體運動的快慢時，汽車可以被看成質(zhì)點．【例1】以下情景中，加著重號的人物或物體可看成質(zhì)點的是()A．探討一列火車通過長江大橋所需的時間B．乒乓球競賽中，運動員發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球C．探討航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作D．用GPS確定打擊海盜的“武漢”艦在大海中的位置解答本題時應把握以下兩點：(1)質(zhì)點是一種志向化的模型，是對實際物體的近似．(2)推斷一個物體能否被看成質(zhì)點，不取決于物體自身的大小，而取決于物體自身大小對所探討的問題的影響是否可以忽視．【解析】把物體看做質(zhì)點的條件是：物體的大小和形態(tài)對探討的問題沒有影響，或者對探討問題的影響可以忽視不計．探討火車通過長江大橋的時間時不能把火車看成質(zhì)點；要接住“旋轉(zhuǎn)球”，必需探討乒乓球的運動狀態(tài)，此時不能把乒乓球看成質(zhì)點；探討航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作時，不能把翟志剛看成質(zhì)點；用GPS確定“武漢”艦在大海中的位置時，可以把“武漢”艦看成質(zhì)點．故應選D.【答案】D總結(jié)提能能否把物體看成質(zhì)點，不是看物體的形態(tài)和大小，而是看物體的形態(tài)和大小對所探討問題的影響能否忽視．(1)物體的大小、形態(tài)對所探討問題的影響可忽視不計時，可將物體看做質(zhì)點．(2)平動的物體可以看做質(zhì)點；轉(zhuǎn)動的物體，假如物體的轉(zhuǎn)動不是我們所要探討的主要問題時，也可以看做質(zhì)點．轉(zhuǎn)動的物體在探討其轉(zhuǎn)動的規(guī)律時不能看做質(zhì)點．(多選)如下圖所示，你認為哪些對象可以看做質(zhì)點？(AB)解析：A項探討地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期時，盡管地球直徑約為1.3×104km，而且本身也在自轉(zhuǎn)，但由于地球和太陽之間的距離約為1.5×108km，約是地球直徑的104倍，因而就地球相對太陽公轉(zhuǎn)來說，地球的大小和自轉(zhuǎn)可以忽視不計，這時我們就可以把地球視為一個質(zhì)點．B項自行車運動員的成果確定于他的騎車速度，我們關(guān)注的是他到達終點的名次，不關(guān)注身體各部位的動作，故可以把自行車運動員看成一個質(zhì)點．C項地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，地球上不同地區(qū)季節(jié)的改變、晝夜的改變是不同的，這時地球的大小和形態(tài)是不能被忽視的，所以地球在此探討問題中不能看成一個質(zhì)點．D項花樣滑冰表演好壞確定于他們表演動作，故不能視為質(zhì)點．考點二參考系1．定義要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體做參考，視察物體相對于這個“其他物體”的位置是否隨時間改變，以及怎樣改變．這種用來做參考的物體稱為參考系．2．選取參考系的意義(1)有了參考系，才能確定物體的位置．(2)選定了參考系后，才能知道和探討物體的運動，試設想，在茫茫大海里，水天一色，假如沒有太陽或星辰做參考，水手根本無法確定自己船舶的位置和航向．(3)參考系選擇不同，對同一物體的運動得出的結(jié)論也可能不同，通常在探討地面上物體的運動時，假如不聲明參考系，則默認以地面為參考系．3．參考系的四特性質(zhì)(1)標準性，選作參考系的物體都假定不動，被探討的物體都以參考系為標準．(2)隨意性，參考系的選取可以是隨意的(物體本身除外)，在實際問題中，參考系的選取以探討問題便利為基本原則．(3)統(tǒng)一性，比較不同的物體的運動應選擇同一參考系．(4)差異性，對于同一物體選擇不同的參考系運動狀況一般不同．物體的運動都是相對參考系而言的，這是運動的相對性．一個物體是否運動、怎樣運動，確定于它相對于所選的參考系的位置是否改變、怎樣改變．同一物體，選取不同的參考系，其運動狀況可能不同，例如，若以地面為參考系，路邊的樹木是靜止的，若以行駛的汽車為參考系，樹木是運動的，這就是我們坐在車里前進時感到樹木往后倒退的緣由．4．參考系的選取原則參考系的選擇是隨意的，但應以視察便利和使運動的描述盡可能簡潔為原則，探討地面上物體的運動常選地面為參考系．【例2】熱氣球運動起源于18世紀的法國，隨著球皮材料和制熱燃料的普及，熱氣球運動已成為公眾休閑觀光和體育旅游項目．在一次觀光巡游中，甲、乙、丙三人各乘一個熱氣球，甲看到樓房勻速上升，乙看到甲勻速上升，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降．那么，從地面上看，以下有關(guān)甲、乙、丙的運動狀況的說法錯誤的是()A．甲、乙勻速下降，v乙>v甲，丙停在空中B．甲、乙勻速下降，v乙>v甲，丙勻速下降，且v丙<v甲C．甲、乙勻速下降，v乙>v甲，丙勻速上升D．甲、乙勻速下降，v乙>v甲，丙勻速下降，且v丙>v甲解答本題應留意以下兩點：(1)選擇不同的參考系，物體運動狀況的描述不同；(2)要比較物體運動的快慢，必需選擇同一參考系．【解析】樓房和地面相當于同一參考系，所以甲是勻速下降．乙看到甲勻速上升，說明乙也是勻速下降，且v乙>v甲．甲看到丙勻速上升有三種可能：丙靜止；丙勻速上升；丙勻速下降，且v丙<v甲．丙看到乙勻速下降也有三種可能：丙靜止；丙勻速上升；丙勻速下降，且v丙<v乙．綜上所述，A、B、C項說法正確，D項說法錯誤．【答案】D總結(jié)提能描述物體的運動，必需選擇參考系．其一般步驟為：(1)確定探討對象；(2)依據(jù)題意確定參考系，并假定參考系是不動的；(3)分析被探討物體相對于參考系的位置改變狀況．如圖所示，由于風，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的兩條船上的旗幟分別向右和向左飄，兩條船的運動狀態(tài)是(C)A．A船確定是向左運動的B．A船確定是靜止的C．B船確定是向右運動的D．B船可能是靜止的解析：對A船運動狀況的探討：由題圖知A船與河岸上的旗幟均向右飄，則相對于風，A船、河岸都具有向左的運動速度，所以A船可能相對河岸靜止，也可能以隨意速度向左運動，還有可能以相對比風速小的速度向右運動，A、B錯誤．B船運動狀況可確定：B船中旗幟向左飄，表明B船只能向右運動，且速度大于風速，C對，D錯．考點三時刻和時間間隔1．時刻表示某一瞬間，在時間軸上用一個點表示，如“第3秒末”“第4秒初”，時刻用來表征事務發(fā)生的先后依次，對應位置等狀態(tài)量．2．時間間隔是兩個時刻之間的間隔，在時間軸上用一條線段來表示，時間間隔表征改變過程的長短，對應位移等過程量．3．時刻和時間間隔的表示方法在表示時間的數(shù)軸上，時刻用點表示，時間間隔用線段表示．如下圖所示，0～3s表示3s的時間，即前3s；4～5s表示第5s內(nèi)，是1s的時間間隔.1所對應的刻度線既為第1s末，也為第2s初，是時刻．時刻的零點選取原則上是隨意的，詳細問題中常以初始時刻為零點．4．時刻與時間間隔的區(qū)分與聯(lián)系【例3】(多選)關(guān)于時間和時刻，下列說法正確的是()A．物體在5s時指的是物體在5s末時，指的是時刻B．物體在5s內(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間C．物體在第5s內(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間D．第4s末就是第5s初，指的是時刻區(qū)分時間間隔和時刻，最好的流程如圖所示．【解析】畫時間軸如圖所示，5s時指的是5s末這一時刻，5s內(nèi)指的是0～5s這一段時間，第5s內(nèi)指的是在4s末到5s末這1s的時間，前1s末和后1s初是同一時刻，故第4s末和第5s初是同一時刻．【答案】ACD總結(jié)提能生活中的“時間”概念有“時刻”和“時間間隔”兩重性．物理學中表示同一個時刻也有不同的說法；對于時間間隔，一些相近的說法卻表示不同的時間間隔．要透徹理解這些問題，最好是借助時間軸，如下圖所示．(多選)在我校實行的創(chuàng)新設計大賽上，我班“科技之光”愛好小組設計了一種音樂鐘，該音樂鐘每隔一段相等的時間就發(fā)出一段1分鐘的奇妙樂聲，已知上午9時和9時41分發(fā)出樂聲，則下列有關(guān)該音樂鐘的說法正確的是(BC)A．上午9時和9時41分發(fā)出樂聲中的9時和9時41分指的是時間B．該音樂鐘每隔40分鐘發(fā)出一次樂聲，間隔的40分鐘指的是時間C．該音樂鐘持續(xù)發(fā)出1分鐘的奇妙樂聲中的1分鐘指的是時間D．該音樂鐘在上午10時22分時會再次發(fā)出樂聲，10時22分指的是時間解析：本題疑難點在于對給出的生活情景，學生會將日常生活中的時間觀念代入進來，進而做出錯誤的推斷.9時和9時41分是音樂鐘發(fā)出樂聲的時刻，選項A錯誤；每隔40分鐘發(fā)出一次樂聲，是指從上次發(fā)完樂聲到下次發(fā)出樂聲的這一段時間，選項B正確；持續(xù)發(fā)出1分鐘的奇妙樂聲中的1分鐘指的是該音樂鐘從起先發(fā)出樂聲到樂聲結(jié)束的這一段時間，選項C正確；每隔40分鐘發(fā)出一次樂聲，再考慮到一次發(fā)出樂聲要持續(xù)1分鐘，則上午10時22分時會再次發(fā)出樂聲，10時22分指再次發(fā)出樂聲的時刻，選項D錯誤．1．下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是(D)A．質(zhì)點是一個志向化模型，事實上并不存在，所以，引入這個概念沒有多大意義B．只有體積很小的物體才能看做質(zhì)點C．凡輕小的物體，皆可看做質(zhì)點D．假如物體的形態(tài)和大小對所探討的問題屬于無關(guān)或次要因素時，即可把物體看做質(zhì)點解析：質(zhì)點是把物體看做一個只有質(zhì)量，沒有形態(tài)、大小的點，它是一個志向化模型，事實上是不存在的．引入質(zhì)點的概念，是為了探討問題的便利，當物體的形態(tài)和大小對所探討的問題屬于無關(guān)或次要因素時，即可把物體看做質(zhì)點．2．(多選)關(guān)于參考系，以下說法正確的是(AC)A．不選定參考系，就無法探討某一物體是怎樣運動的B．參考系就是不動的物體C．同一物體的運動狀況，對于不同的參考系可能有不同的視察結(jié)果D．任何狀況下，只有地球才是最志向的參考系解析：探討物體的運動必須要選定參考系，才能描述物體的運動，否則沒法探討，選項A正確；參考系是假定為不動的物體，不動的物體是不存在的，選項B錯誤；同一個物體的運動，選取不同的物體作為參考系時，會視察到不同的結(jié)果，選項C正確；參考系的選取，要以便利觀測和使運動的描述盡可能簡潔為原則，而非只有選地球為參考系最志向，選項D錯誤．3．下列計時數(shù)據(jù)是指時間的是(B)A．2024年5月9日2時28分，“高分五號”衛(wèi)星在太原衛(wèi)星放射中心勝利放射B．蘇炳添在國際田聯(lián)世界室內(nèi)巡回賽杜塞爾多夫站男子60m決賽中以6秒43的成果打破亞洲紀錄奪冠C．里約奧運會馬龍、張繼科乒乓球男單決賽8：30正式起先D．當?shù)貢r間2024年10月3日，瑞典皇家科學院宣布將2024年度諾貝爾物理學獎授予三位美國科學家解析：2024年5月9日2時28分在時間軸上對應的是一個點，是時刻，故A錯誤.6秒43是蘇炳添競賽的時間，故B正確.8：30在時間軸上對應的是一個點，是時刻，故C錯誤.2024年10月3日在時間軸上對應的是一個點，是時刻，故D錯誤．4．中國空軍于2024年12月18日出動多型戰(zhàn)機進行“繞島巡航”，成體系飛越宮古海峽和巴士海峽，錘煉提升維護國家主權(quán)和領(lǐng)土完整的實力，用戰(zhàn)機航跡丈量祖國大好河山．若某次多型戰(zhàn)機“繞島巡航”從早上8：00起飛，到達終點用時約1小時．下列說法正確的是(B)A．探討戰(zhàn)機的起飛狀態(tài)，戰(zhàn)機可以看成質(zhì)點B．探討戰(zhàn)機從起點到終點的飛行時間，戰(zhàn)機可以看成質(zhì)點C．探討對殲擊機進行空中加油，殲擊機可以看成質(zhì)點D．探討殲擊機在空中的翻滾動作，殲擊機可以看成質(zhì)點解析：探討戰(zhàn)機的起飛狀態(tài)，戰(zhàn)機的大小和形態(tài)不能忽視，戰(zhàn)機不能看成質(zhì)點，故A錯誤；探討戰(zhàn)機從起點到終點的飛行時間，戰(zhàn)機的大小和形態(tài)可以忽視，戰(zhàn)機可以看成質(zhì)點，故B正確；探討對殲擊機進行空中加油，殲擊機的大小和形態(tài)對所探討的問題影響很大，殲擊機不能看成質(zhì)點，故C錯誤；探討殲擊機在空中的翻滾動作，殲擊機的大小和形態(tài)對所探討的問題影響很大，殲擊機不能看成質(zhì)點，故D錯誤．5．某運動物體在平面內(nèi)，由點(3,1)動身，沿直線運動到點(1,4)，然后又由點(1,4)沿直線運動到點(5,5)．試在下圖中完成坐標系的建立并畫出物體的運動軌跡．答案：見解析解析：該物體的運動為平面內(nèi)的平動，要描述其運動就要建立直角坐標系．如右圖中已建立，并有原點、標度和正方向．此時，只需再定義兩坐標軸的名稱和單位，標上各處標度的大小，即可對運動進行描述．取水平坐標線為x軸，豎直坐標線為y軸；單位都取為米，依據(jù)題目的描述就可畫出物體的運動軌跡．坐標系的建立及物體運動的軌跡如右圖所示(圖中實線表示物體運動的軌跡)．學科素養(yǎng)培優(yōu)精品微課堂——思想方法系列一參考系的選取開講啦有時選取恰當?shù)膮⒖枷的苁箚栴}求解得到簡化，選取參考系的原則是要使物體運動規(guī)律變得簡潔，須要詳細問題詳細分析，并在解題過程中逐步積累和總結(jié)閱歷．[例]一只小船逆水勻速行駛，經(jīng)過一座橋下時，從船上落下一木板到水中，船員半小時后才發(fā)覺，馬上調(diào)頭追逐，在橋下游5km處追上．設小船相對于水的劃行速度始終不變，木板到水中速度馬上與水速相同．水速大小不變．求：(1)小船調(diào)頭后追上木板所用的時間；(2)水流速度．[解析]解法1：選河岸為參考系，定橋下為坐標原點，水流方向為x軸的正方向，小船的運動如圖中虛線所示，實線表示木板的運動．設船相對于水的劃行速度為v，水流速度為v1，則木板從O點起先，經(jīng)0.5h的位置為x1＝v1×0.5h，船的位置坐標x2＝－(v－v1)×0.5h，設船調(diào)頭后經(jīng)過時間t追上