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运动的描述 第1讲 质点和参考系
课前预习（看教材填空）
一、物体和质点
1．物体——千差万别的运动主体
比如：前进汽车的轮子，翱翔雄鹰的翅膀，滚动的足球……
2.质点的概念
定义：为了方便描述运动，忽略物体的大小和形状，把物体简化为有（ ）的点，这样的点称为质点．
3.物体可抽象为质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以（ ），物体可视为质点．
4.质点是一种“理想化模型”
质点就是一种“理想化模型”，它是对实际物体的一种科学抽象．所谓理想化模型是在研究物理问题时，突出问题的主要影响因素，忽略次要因素而建立的物理模型．理想化模型是一种科学抽象，实际上并不存在，但是它在一定程度和范围内会对客观存在的复杂事物做出近似反映，是一种重要的科学研究方法．
二、机械运动
1．定义：物体的空间位置随（ ）的变化．
2．绝对运动与相对运动
(1)自然界的一切物体都处于永恒的运动中，即运动是绝对的．
(2)描述某一个物体的运动时，总是相对于其他（ ）而言的，这便是运动的相对性．
3.运动的分类标准
不同的标准可以把运动分成不同的类．
例如，我们可以根据物体各部分运动的特点，把运动分为“平动”和“转动”；也可以根据物体运动的轨迹形状把运动分为“直线运动”和“曲线运动”．
三、参考系
1．定义：在描述某个物体的运动时，要另外选定一个视为（ ）的“其他物体”作为参考，这个用来作为参考的“其他物体”称为参考系.
2．参考系的选取原则
(1)参考系的选取是（ ），但在实际问题中，参考系的选取应以研究问题的方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．
(2)研究地面上运动的物体，一般以（ ）为参考系．
3．参考系对观察结果的影响：选择不同参考系观察同一个物体的运动，观察结果会有所不同．
课堂讲解
知识点一、物体看成质点的条件
1．物体能否看成质点是由我们研究的问题本身决定的．物体能否视为质点的判断依据：把物体看成质点后对研究的问题是否造成影响．简单地说，如果把物体看成质点后问题没法进行研究，就不能看成质点；反之看成质点后让研究问题变得方便简单，就可以看成质点．
2．能否把物体看成质点，不是看物体的形状和大小，而是看物体的形状和大小对所研究问题的影响能否忽略．
(1)物体的大小、形状对所研究问题的影响可忽略不计时，可将物体看作质点．
(2)平动的物体可以看作质点；转动的物体，如果物体的转动不是我们所要研究的主要问题时，也可以看作质点，转动的物体在研究其转动的规律时不能看作质点．
例1、以下情景中，带下划线的物体可看成质点的是(　　)
A．裁判员在跳水比赛中给跳水运动员评分
B．在国际大赛中，乒乓球运动员王浩准备接对手发出的旋转球
C．研究“嫦娥一号”从地球到月球的飞行姿态
D．用GPS确定远洋海轮在大海中的位置
变式1、填可以或不可以
1、一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，( )将火车看成质点;
2、火车过桥时，计算火车过桥的时间，（ ）将火车看成质点；
3、教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，（ ）将运动员看成质点
4、分析运动员的助跑速度时，（ ）将其看成质点
5、研究地球绕太阳公转一周所需的时间，（ ）将地球看成质点
6、研究地球的自转运动，（ ）将地球看成质点
7、研究在平直公路上飞驰的汽车的速度，（ ）将汽车看成质点
8、研究一列火车通过某一路标所用的时间，( )将火车看成质点;
9、正在进行花样溜冰的运动员，( )将花样溜冰的运动员看成质点;
10、研究比赛时乒乓球的旋转 ，( )将乒乓球看成质点;
11、旋转的电扇的叶片 ，( )将电扇的叶片看成质点;
12、从北京开往广州的一列火车 ，( )将火车看成质点;
13、研究绕地球运动时的航天飞机 ，( )将航天飞机 看成质点;
知识点二、参考系与相对运动
1、选择不同的参考系观察同一物体的运动，所得到的运动结论往往是不同的，所以要描述一个运动要先选定参考系．任何运动现象表述都是相对于参考系而言的，即运动是相对的．
2、参考系的选取原则
（1）研究地面上物体的运动时，常选取地面或相对于地面静止的物体作为参考系
（2）参考系的选取是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则
例2、(多选)甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动．这三架电梯相对地面的可能运动情况是(　　)
A．甲向上、乙向下、丙不动　 B．甲向上、乙向上、丙不动
C．甲向上、乙向上、丙向下 D．甲向上、乙向上、丙向上
变式2、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(　　)
A．A船肯定是向左运动的　　 B．A船肯定是静止的
C．B船肯定是向右运动的 D．B船可能是静止的
课后巩固
单项选择题
1．在火车从北京到上海的运动过程中，下列说法正确的是(　 　)
A．火车车轮只做平动
B．火车车轮的平动不能用质点模型分析
C．计算火车从北京到上海的运动时间时，可将火车视为质点
D．计算火车经过一座桥的时间时，可将火车视为质点
2．下列关于运动的描述中，参考系的选取符合描述的是(　 　)
A．诗句“飞流直下三千尺”，是以飞流作为参考系的
B．“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮水作为参考系的
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山作为参考系的
D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以国旗作为参考系的
3．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，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”，如图所示．下面说法正确的是(　　)
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，金星绕太阳一周位移不为零
D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的
4．平直公路上汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动，恰好此时看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶，此时公路上两边站立的人观察到的结果是(　　)
A．甲车向东运动，乙车向西运动
B．乙车向西运动，甲车不动
C．甲车向西运动，乙车向东运动
D．两车均向西运动，且乙车速度大于甲车速度
5.2019年布里斯托热气球节从8月8日开始，持续到8月11日．在一次观光游览中，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，关于甲、乙、丙的运动情况说法正确的是(　　)
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．以上说法均不对
二、多项选择题
6．由中航工业沈阳飞机设计研究所设计的“利剑”无人作战攻击机，在西南某试飞中心成功完成首飞．下列可将“利剑”无人作战攻击机视为质点的是(　　)
A．研究人员测试“利剑”的飞行速度时
B．研究人员观察“利剑”飞行姿势、测各项技术参数时
C．研究人员确定“利剑”位置时
D．研究人员对“利剑”进行控制时
7．汉语成语中有一个“形影不离”的成语，意思是人的身体和影子分不开，形容关系密切，经常在一起．在晴天的早上，某同学在操场上沿直线跑步，下列说法正确的是(　 　)
A．以地面为参考系，影子是静止的
B．以地面为参考系，影子是运动的
C．以人为参考系，影子是静止的
D．以人为参考系，影子是运动的
8．观察图中炊烟和小旗，关于小车相对于房子的运动，下列说法中正确的是(　 　)
A．小车一定向右运动 B．小车可能静止
C．小车可能向左运动 D．小车不可能向左运动
9．受新冠肺炎疫情的影响，第32届奥运会将推迟至2021年在东京举办，下列有关运动项目的说法正确的是(　　)
A．篮球比赛中的篮球不能看作质点，羽毛球比赛中的羽毛球可以看作质点
B．赛车在水平赛道上通过路旁一根电线杆时，赛车可以看作质点
C．奥运会上，乒乓球运动员在打出弧圈球时不能把乒乓球看作质点
D．研究奥运会跳水运动员跳水动作时，不能将运动员看作质点
10．古代小说《镜花缘》第79回中宝云问奶公家乡有什么趣闻，奶公说：“前几天刮了一阵大风，把咱家院内的一口水井吹到篱笆墙外去了．”则关于水井的运动状态，下列说法中正确的是(　　)
A．以大地作为参照物，水井是运动的
B．以大地作为参照物，水井是静止的
C．以篱笆墙作为参照物，水井是静止的
D．以篱笆墙作为参照物，水井是运动的
三、非选择题
11．2020全球新冠肺炎疫情暴发，日本未能幸免。国际奥委会根据当前严峻的疫情形式决定将第32届夏季奥林匹克运动会推迟至2021年在日本东京举行．火炬传递是运动会开幕前的重要活动．观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的火炬的火焰，则甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况如何？
12．关于参考系的选取，以下四位同学发表了自己的看法，试分析其对错．
甲：参考系必须选取静止不动的物体．
乙：参考系必须是和地面联系在一起的．
丙：地球才是最理想的参考系．
丁：只有选择好了参考系，物体的运动情况才能确定．
四、难题挑战
13、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，船员半小时后才发现，立即调头追赶，在桥下游5 km处追上．设小船相对于水的划行速度始终不变，木板到水中速度立即与水速相同．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．
14、在匀速直线运动的火车上，一旅客不慎将公文包遗忘在卫生间里，经1 min旅客从卫生间返回自己的座位时发现公文包不在，立即返回卫生间找到包，设旅客相对火车的速度大小不变，问：他从发觉丢包到找到包所用的时间是多少？
本节课反馈（学生填写建议并反馈本节课掌握情况）：
参考答案
课前预习
质量 忽略不计
时间 物体
静止不动 任意 地面
课堂讲解
例1、答案 D
解析 考虑问题时，需要考虑旋转、自身姿态时，不能忽略其大小，从而知跳水运动员、旋转球、“嫦娥一号”都不能看成质点．
变式1、答案 1、4、5、7、12、13 可以；2、3、6、8、9、10、11 填不可以
例2、答案 BCD
解析　电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系．甲中乘客看高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动．乙中乘客看到甲向下运动，而甲是向上运动，说明乙向上运动且速度大于甲的速度．丙电梯无论是静止还是在向下运动，或者以比甲、乙都慢的速度向上运动，丙中乘客都会感到甲、乙是在向上运动．故B、C、D正确．
变式2、答案 C
解析：对A船运动情况的研究：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，也可能以任意速度向左运动，还有可能以相对比风速小的速度向右运动，A、B错误．B船运动情况可确定：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．
课后巩固
答案 C
解析：车轮整体上随车做平动，但车轮上各点又绕车轴转动，若研究车轮随车整体的平动时，可用质点模型分析，故A、B错；由于火车本身的长度相对北京到上海的距离是很小的，可忽略不计，而相对一座桥其长度是不可忽略的，故C对，D错．
答案 C
解析：选项A中的研究对象是“水”，流下三千尺，故是以地面为参考系，该选项错误；选项B中的研究对象是“潮水”，扑面而来，是以观察者为参考系，该选项错误；选项C中的研究对象是“轻舟”，已过万重山，是以万重山为参考系，该选项正确；选项D中的研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系，该选项错误．
答案 D
解析：金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，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；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D正确．
答案 D
解析：汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动，说明汽车甲相对地面(树木)向西运动；汽车甲中的乘客看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶，说明汽车乙相对汽车甲向西运动，即汽车乙相对地面向西运动，且其速度大于汽车甲的速度．因此以地面为参考系，两车均向西运动，且乙车速度大于甲车速度，选项D正确．
答案 C
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，C正确．
答案 AC
解析：测试“利剑”的飞行速度或确定其位置时，无需考虑其形状和大小，可将其看成质点，A、C正确．而观察“利剑”飞行姿势、测各项技术参数时或进行控制时，都必须考虑其形状和大小，不能看成质点，B、D错误．
答案 BC
解析：以地面为参考系，影子和人一起运动，影子始终在人一侧，相对于人不发生位置的变化，故以人为参考系，影子是静止的．以地面为参考系，影子和人都是运动的．选项B、C正确．
答案 BC
解析：图中烟向左运动，说明风向左吹．当车向右运动、静止或向左缓慢运动(速度小于风速)时，小旗都会向左飘，所以选BC.
答案 CD
解析：物体能否被看作质点，不是由物体的形状、大小决定的，而是由所研究的问题决定的．只有当物体的形状、大小以及物体上各部分的差异对于所研究的问题是次要因素时，才可以把物体看作质点．
当研究篮球比赛中的篮球时，在远距离投篮时，由于篮球直径远比投篮距离小得多，可把篮球看作质点；当研究羽毛球比赛中的羽毛球时，若羽毛球在球网的两侧飞行，就可以把羽毛球看作质点，但是若研究羽毛球的自身旋转问题，就不能把羽毛球看作质点，故A错误．研究赛车通过路旁的一根电线杆时，赛车的长度不能忽略，赛车不能看作质点，故B错误．研究旋转多变的乒乓球的弧圈运动时，乒乓球的大小不能忽略，乒乓球不能看作质点，故C正确．研究运动员的跳水动作时，要研究转体和翻滚等高难度动作，也不能看作质点，故D正确．
答案 BD
解析：大地和水井的相对位置不变，所以以大地为参考系，水井是静止的，A错误，B正确；篱笆墙被风从水井的一边吹到了另一边，如果以篱笆墙为参照物的话，会觉得是水井从篱笆墙内运动到了篱笆墙外，所以以篱笆墙作为参照物，水井是运动的，C错误，D正确．
答案 甲可能静止，也可能向左或向右运动，乙向左运动．
解析：由旗帜的飘动方向可知风向向左．甲火炬手的火炬的火焰向左飘动，则甲可能静止，可能向右运动，也可能向左以小于风速的速度运动；乙一定向左以大于风速的速度运动．
12、答案：丁同学表述正确．
解析：任何物体都可以选做参考系，不管是运动的还是静止的，甲同学表述错误；虽然参考系可以任意选择，但选择参考系时，应使对物体运动的描述尽可能简单、方便，不一定要选择地面上的物体或地球，乙、丙两位同学表述错误；选择不同的参考系，物体的运动情况可能会不同，如从水平匀速飞行的飞机上掉下的物体，地面上的人看它的轨迹是曲线，飞机上的人看它的轨迹是直线，因此不选择好参考系，物体的运动情况就不能确定，丁同学表述正确．
13、答案 (1)0.5 h　(2)5 km/h
[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点开始，经0.5 h的位置为x1＝v1×0.5 h，船的位置坐标x2＝－(v－v1)×0.5 h，设船调头后经过时间t追上木板，则木板的位置坐标x1′＝v1(t＋0.5 h)，船的位置坐标x2′＝(v＋v1)t－(v－v1)×0.5 h，且x1′＝x2′＝5 km.由x1′＝x2′，解得t＝0.5 h．由x1′＝v1(t＋0.5 h)＝5 km，解得v1＝5 km/h.
解法2：选取水为参考系．
木板落入水中与水流一起运动，相对于水是静止的．
船相对于水的划行速度大小不变，即相对于水和木板，船逆行和顺行速度大小都是v.则船逆行0.5 h，再顺行追上木板也一定用0.5 h，即调头后追上木板所用时间．所以船运动的总时间为1 h，在这段时间内木板运动了5 km，所以水流速度就等于木板漂流速度，v1＝5 km/h.
14、答案：1 min
解析：以车为参考系，公文包相对于车静止．人从卫生间到座位和从座位到卫生间在车上移动的距离相等，人相对于车移动的速度大小相等，因此往返所用时间是相同的，即从座位到卫生间的时间也为1 min.

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