高中物理新教材同步必修第一册 第1章 1 质点 参考系

1 质点 参考系 [学习目标] 1.知道质点的概念，知道质点是一种理想化物理模型.2.知道把物体看作质点的 条件.3.理解参考系的概念，知道物体运动具有相对性． 一、物体和质点 1．定义：忽略物体的大小和形状，把物体简化为一个具有质量的点． 2．物体看作质点的条件：一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的．当物体的大 小和形状对研究问题影响较小，可把物体看作质点． 3．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，建立理想化的物理模 型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法．质点这一理想化模型就是这种 方法的具体应用． 二、参考系 1．运动与静止 (1)自然界的一切物体都处于永恒的运动中，运动是绝对的． (2)描述某个物体的位置随时间的变化，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性． 2．参考系：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，这种用来作为参 考的物体叫作参考系． 3．参考系的选择是任意(填“任意”或“唯一”)的． 4．选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，其结果往往会有所不同(填“会有所不同” 或“一定相同”)． 1．判断下列说法的正误． (1)只有体积很小的物体才可以看成质点，体积较大的物体不能看成质点．( × ) (2)质点是一个理想化模型，实际上也是存在的．( × ) (3)描述同一物体的运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．( × ) (4)参考系可任意选取，通常情况下，在讨论地面上物体的运动时(如汽车的运动)，都以地面 为参考系．( √ ) 2．《敦煌曲子词集》中有这样的词句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山 不动，是船行．”其中“看山恰似走来迎”所选的参考系是________，“是船行”所选的参 考系是________． 答案 船 山 一、质点 导学探究 如图1，研究一列火车从北京开往上海所用的时间时能否把火车看成质点？ 若研究列车通过一条隧道需要用的时间能否把列车看作质点？ 图1 答案 能 不能 知识深化 1．对质点的理解 (1)质点是用来代替物体的有质量的点，只占有位置而不占有空间，具有被代替物体的全部 质量． (2)质点是一种“理想化模型”，它是对实际物体的一种科学抽象． 2．物体能看成质点的条件 (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)平动的物体． (3)当所研究物体的运动涉及的空间远大于物体的尺寸时． 注意 物体能否被看成质点，与物体本身的形状、大小和质量大小无关． 观察图2 所示四幅图，对图中各运动物体的描述正确的是( ) 图2 A．图①中研究投出的篮球运动路径时不能将篮球看成质点 B．图②中观众欣赏体操表演时不能将运动员看成质点 C．图③中研究地球绕太阳公转时不能将地球看成质点 D．图④中研究子弹射穿苹果的时间时可将子弹看成质点 答案 B 解析 在研究篮球的运动路径以及地球绕太阳公转时，篮球和地球的大小、形状可以忽略， 可以将它们看成质点；观众在欣赏体操表演以及研究子弹射穿苹果的时间时，运动员和子弹 的大小、形状不能被忽略，不能将它们看成质点，综上所述应选B. 物理学研究方法——建立理想化物理模型 1．“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或方便研究而进行的一种科学抽象，实际 上并不存在． 2．在“理想化模型”的抽象过程中，应以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略 次要因素，从而建立理想化物理模型． 针对训练1 下列关于物体是否可以看成质点的说法，正确的是( ) A．研究蜜蜂飞行过程中翅膀的振动特点时，蜜蜂可以看成质点 B．研究直升机飞行时其螺旋桨的转动情况时，直升机可以看成质点 C．观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，可以把航空母舰看成质点 D．在作战地图上确定航空母舰的准确位置时，可以把航空母舰看成质点 答案 D 解析 研究蜜蜂飞行过程中翅膀的振动特点时，不能忽略其大小和形状，故不能将其看成质 点，选项A 错误；研究直升机飞行时其螺旋桨的转动情况时，直升机的大小和形状不能忽 略，故不能将其看成质点，选项B 错误；观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，航空母舰的 大小和形状不能忽略，故不能将其看成质点，选项C 错误；在作战地图上确定航空母舰的 准确位置时，航空母舰的大小和形状可以忽略不计，故可以把航空母舰看成质点，选项D 正确． 二、参考系 导学探究 如图3，有人说我，快如闪电，疾如风！有人说我，纹丝不动，坐如钟！ “我”是静是动？ 图3 答案 静止是相对的，运动是绝对的．物体是静止还是运动取决于所选的参考系．选取的参 考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同． 知识深化 1．选取参考系的意义：静止是相对的，运动是绝对的．要描述一个物体的运动时，首先必 须选定参考系，之后才能确定物体的位置、研究物体的运动．对于同一个物体，选择不同的 参考系，观察结果往往不同． 2．参考系的选取原则 (1)参考系的选取可以是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以使研究问题尽可能方 便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．例如研究火车上物体的运动时，一般选取火车作 为参考系；研究地面上物体的运动时，一般选取地面或相对于地面静止的物体作为参考系． (2)在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系． (2019·荆门市龙泉中学高一上期中)如图4 所示，由于风的缘故，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( ) 图4 A．A 船肯定向左运动 B．A 船肯定是静止的 C．B 船肯定向右运动 D．B 船可能是静止的 答案 C 解析 因为河岸上的旗帜向右飘，可判断出风是从左向右刮的．A 船上旗帜向右，有三种可 能：一是A 船不动，风把旗帜刮向右侧；二是A 船向左运动，风向相对于旗帜向右，把旗 帜刮向右侧；三是A 船向右运动但运动的速度小于风速，此时风仍能把旗帜刮向右侧，故 A、B 错误．B 船旗帜向左飘，说明B 船一定向右运动，而且运动的速度大于风速，故C 正 确，D 错误． 针对训练2 (2019·汉阳一中月考)在电视连续剧《西游记》中，常常有孙悟空腾云驾雾的镜 头，这通常是采用“背景拍摄法”，让孙悟空站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展 现出蓝天和急速飘动的白云；摄影师把人物动作和飘动的白云等一起摄入镜头，放映时，观 众就感觉到孙悟空在腾云驾雾．这时，观众所选的参考系是( ) A．孙悟空 B．平台 C．急速飘动的白云 D．蓝天 答案 C 解析 孙悟空站在平台上，在他的背后有急速飘动的白云，就感觉到孙悟空在腾云驾雾．根 据题目所给的条件，可知观众所选的参考系是急速飘动的白云，认为白云静止不动，孙悟空 在飞速前进．故选C. 1．(质点)(2019·山西大学附中月考)下列说法中正确的是( ) A．由于“山东号”航母“高大威武”，故任何情况下都不能看成质点 B．战斗机飞行员可以把正在甲板上手势指挥的调度员看成是一个质点 C．在战斗机飞行训练中，研究战斗机的空中翻滚动作时，战斗机可以看成质点 D．研究“山东号”航母在大海中的运动轨迹时，航母可以看成质点 答案 D 2．(质点)(多选)为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽．这样， 当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进．离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气 密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性．下列关于子弹运动的说 法正确的是( ) A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看作质点 B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看作质点 C．无论研究什么问题都可以把子弹看作质点 D．能否将子弹看作质点，取决于我们所研究的问题 答案 BD 解析 在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状，因此不可以把子 弹看作质点，选项A 错误；研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可以 忽略，可以把子弹看作质点，选项B 正确；能否将子弹看成质点，取决于所研究的问题， 只要其大小与形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看成质点，选项C 错误，D 正确． 3．(参考系)如图5 所示，飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞 飞行员的运动后，引发了对跳伞飞行员运动状况的争论，下列说法正确的是( ) 图5 A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的 B．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的 C．研究物体的运动时不一定要选择参考系 D．参考系只能是相对于地面静止的物体 答案 B 解析 甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的，A 错，B 对；研究物体的运动 时一定要选择参考系，C 错；参考系的选择具有任意性，D 错． 4．(参考系)(2019·上海市七宝中学期中)小刚同学在一次蹦极运动后说：“在下落运动的那 段时间里，我感觉大地扑面而来．”这里的“扑面而来”所选的参考系是( ) A．远处的山 B．大地 C．小刚自己 D．太阳 答案 C 解析 小刚向地面俯冲，看到大地“扑面而来”，所以描述大地的运动状态是以小刚自己为 参考系的，故C 正确． 考点一 质点 1．(2019·招远一中月考)关于质点，以下说法正确的是( ) A．质点就是很小的物体，如液滴、花粉颗粒、尘埃等 B．体积很大的物体一定不能看成质点 C．一山路转弯处较狭窄，司机下车实地勘察，判断汽车是否能安全通过．此时在司机看来， 汽车是一个质点 D．研究顺水漂流的小船漂流10 km 所用的时间，可以把小船看成质点 答案 D 2．(2019·泉州市泉港区第一中学高一月考)在下述问题中，能够把研究对象看作质点的是( ) A．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作 B．用GPS 确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置 C．将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上 D．研究公共汽车过一路标的时间 答案 B 3．(2020·泰安市宁阳一中月考)在以下几个奥运会比赛项目中，研究对象可视为质点的是( ) A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时 B．确定马拉松运动员在比赛中的位置时 C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时 D．乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时 答案 B 4．(2019·全州县石塘中学高一期中)下列关于质点的说法正确的是( ) A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，引入这个概念没有多大意义 B．研究地球绕太阳公转时，地球不能看成质点 C．凡轻小的物体，皆可看成质点 D．如果物体的形状和大小对所研究的问题没有影响时，则可把物体看成质点 答案 D 5．(多选)(2019·扬州市期末)“神舟十号”运载火箭发射升空后，经多次变轨与“天宫一号” 目标飞行器在距地面343 km 高处成功交会对接，下列所述情况中，能把运载火箭或组合体 看成质点的是( ) A．确定火箭升空约150 s 距地面的高度时 B．分析助推器与火箭的分离过程时 C．研究“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过程时 D．研究“神舟十号”与“天宫一号”的组合体在距地面343 km 高处绕地球飞行的轨迹时 答案 AD 解析 确定火箭升空约150 s 距地面的高度时，其形状和大小可以忽略，能看成质点，故A 正确；分析助推器与火箭的分离过程时以及研究“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过 程时，其形状和大小不能忽略，不能看成质点，故B、C 错误；研究“神舟十号”与“天宫 一号”组合体在距地面343 km 高处绕地球飞行的轨迹时，其形状和大小可以忽略，能看成 质点．故D 正确． 考点二 参考系 6．(2019·长春外国语学校月考)刻舟求剑的故事家喻户晓，如图1 所示，“舟已行矣，而剑 不行”这句话所选用的参考系是( ) 图1 A．舟 B．舟上的人 C．地面 D．流动的水 答案 C 7．(多选)(2019·淮安市楚州中学高一月考)为庆祝中华人民共和国成立70 周年，雄伟的空军 飞机编队以整齐的队形“70”从天安门上空飞过接受检阅，如图2 所示．下列关于运动情况 的说法正确的有( ) 图2 A．地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系 B．飞行员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系 C．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的 D．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是运动的 答案 ABC 解析 地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系判断飞机的运动，故A 项正确；飞行 员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系，故B 项正确；飞机编队以整齐的队形从天安 门上空飞过，飞机之间的位置相对不变，所以以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止 的，故C 项正确，D 项错误． 8．Tomahawk 四轮摩托跑车的时速可超过300 km/h，摄影师利用“追拍”摄影法拍摄 Tomahawk 四轮摩托跑车飞驰的照片(如图3 所示)，使画面达到动中求静的效果．摄影师拍 摄时选择的参考系是( ) 图3 A．大地 B．树木 C．四轮摩托跑车 D．公路 答案 C 解析 “追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看成是静止的，题图图片是运动的四轮 摩托跑车被摄影师当成静止的，而用镜头跟踪，故摄影师拍摄时选择的参考系是四轮摩托跑 车．选项C 正确． 9．(2020·泸源中学高一月考)云台山是全球首批世界地质公园，青龙峡景点有“中原第一峡 谷”的美誉，这里气候独特，水源丰富，植被原始完整，是生态旅游的好去处，乘坐索道缆 车除了能观赏怡人的风景以外，还能感觉悬挂在高空的刺激感，如图4.对于正在乘坐索道缆 车观光的某游客来说，以下说法正确的是( ) 图4 A．以该游客自己为参考系，看到对面的山静止不动 B．以对面的山为参考系，该游客自己静止不动 C．以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近 D．以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后走去 答案 D 解析 以该游客自己为参考系，相对于山靠近的过程中，看到对面的山迎面走来，故A 错 误；以对面的山为参考系，相对山靠近的过程中，看到该游客自己向山运动，故B 错误； 以该游客自己为参考系，看到同一缆车里的人静止不动，故C 错误；以所乘坐的缆车为参 考系，看到两边的青山绿树向身后走去，故D 正确． 10．(2019·山东师范大学附属中学高一上测试)每天早上校园里都响起琅琅的读书声，同学们 通过诵读经典，尽享经典之美，感受诗词之趣，从古人的智慧和情怀中汲取营养，涵养心灵． 下列说法不正确的是( ) A．“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中的“青山相对出”选择的参考系是孤帆 B．“空手把锄头，步行骑水牛．人从桥上过，桥流水不流”中“桥流水不流”中的“桥 流”选择的参考系是水 C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述水的运动的 D．“迢迢牵牛星，皎皎河汉女．纤纤擢素手，札札弄机杼”．牛郎星、织女星间的距离很 远，在研究它们的相对运动时，可以将它们视为质点 答案 C 解析 A 项中，研究对象是青山，以孤帆为参考系，青山和孤帆之间的相对位置发生了变化， 故青山是运动的，故A 正确；B 项中，研究对象是桥，以水为参考系，桥的位置发生了变化， 则桥是运动的，故B 正确；C 项中，研究对象是水，“一江春水向东流”是以河岸为参考系 来描述水的运动的，故C 错误；D 项中，牛郎星、织女星间的距离很远，在研究它们的相对 运动时，它们的大小和形状可以忽略，可以看成质点，故D 正确． 11．(多选)(2019·石河子第二中学高一月考)在研究物体的运动时，下列物体中不可以当作质 点处理的是( ) A．中国乒乓球队队员马琳在第29 届北京奥运会上获得男单金牌，在研究他发出的乒乓球 时 B．北京奥运会男子50 米步枪三种姿势射击中，研究美国名将埃蒙斯最后一枪仅打了4.4 环 的子弹时 C．汽车驾驶证科目二中倒车入库的汽车 D．用GPS 定位系统研究汽车位置时 答案 AC 12．(2019·北京四中期中)一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以相同的速度并列运动．如果这 只蜜蜂的眼睛紧盯着汽车车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹应是下图中的 ( ) 答案 A 解析 因蜜蜂相对于车是静止的，故它所看到的汽车车轮边缘上某一点的运动轨迹是A 所 示的圆，故A 选项正确． 13．国际泳联跳水大奖赛马来西亚站，我国跳水“梦之队”持续神奇表现．运动员在男子双 人十米台比赛中，下列说法正确的是( ) A．教练为了研究两人的技术动作，可将两人视为质点 B．运动员在下落过程中，以运动员为参考系，水面是静止的 C．其中一人感觉另一人是静止的 D．观众观看两人比赛时，可将两人视为质点 答案 C 14．(多选)(2019·酒泉市玉门一中月考)如图5 所示，甲、乙、丙3 人各乘不同的热气球，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 地面上看甲、乙、丙的运动可能是( ) 图5 A．甲、乙匀速下降，且v 乙＞v 甲，丙停在空中 B．甲、乙匀速下降，且v 乙＜v 甲，丙匀速上升 C．甲、乙匀速下降，且v 乙＞v 甲，丙匀速下降，且v 丙＜v 甲 D．甲、乙匀速下降，且v 乙＞v 甲，丙匀速下降，且v 丙＞v 甲 答案 AC 15．(多选)(2019·扬州中学月考)在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑 点缓慢走过，持续时间长达六个半小时，这颗小黑点便是金星，如图6 所示，下列说法正确 的是( ) 图6 A．地球在金星与太阳之间 B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 C．以太阳为参考系，地球是运动的 D．以太阳为参考系，金星是运动的 答案 CD 解析 金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到“金星凌日”天象，选项A 错误；因为 太阳的大小对所研究问题的影响起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳 看成质点，选项B 错误；以太阳为参考系，金星和地球都是运动的，选项C、D 正确． 16．(2019·重庆一中期中)太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象．但在某些条件 下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象．要看到 这一现象需满足的条件是( ) A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大 B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大 C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大 D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大 答案 C 解析 地球自西向东自转，我们以地球为参考系，看到太阳东升西落，即以地球为参考系， 太阳绕着地球自东向西转．若飞机的速度比太阳自东向西转的速度大，则飞机上的人(以飞 机为参考系)看到太阳相对于飞机自西向东运动，即看到太阳从西边升起．可知若要看到太 阳从西边升起的效果，则需要飞机傍晚时以较快的速度自东向西飞，故C 正确．