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1　质点　参考系
[定位·学习目标]　1.联系生活情境,了解质点的含义,知道将物体抽象成质点的条件。2.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义,体会运动的相对性和绝对性。3.经历质点模型的建构过程,初步掌握建构物理模型的策略,树立具体问题具体分析的科学态度。
知识点一　质点
探究新知
1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态。
2.质点
(1)定义:在某些情况下,可以忽略物体的大小和形状,把它简化为一个具有质量的点,这样的点叫作质点。
(2)几种情况。
①物体的大小和形状引起的运动差异很小。
②不研究各点的运动差异,只关注物体整体的运动。
③物体上各点的运动情况完全相同。
(3)决定因素:一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的。同一个物体,由于所要研究的问题不同,有时可以看成质点,有时不能看成质点。
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。
正误辨析
(1)质量较大的物体不能被看作质点。(　×　)
(2)很小的物体一定能看作质点,较大的物体有时也能看作质点。(　×　)
(3)在研究行驶中汽车车轮的运动时,可以把汽车看作质点。(　×　)
(4)质点是为了突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型。(　√　)
(5)物体能否看成质点是由所研究的问题决定的。(　√　)
知识点二　参考系
探究新知
1.运动的相对性:自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言,我们说运动是绝对的。但是,描述某个物体的位置随时间的变化,却又总是相对于其他物体而言的。这便是运动的相对性。
2.定义: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,观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。
3.选取原则:在描述一个物体的运动时,参考系可以任意选择。通常情况下,在讨论地面上物体的运动时,都以地面为参考系。
正误辨析
(1)描述同一物体的运动时,不论选取怎样的参考系,其结论都是相同的。(　×　)
(2)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。(　√　)
(3)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(　×　)
(4)停在站台上的高速列车也可以看成在运动。(　√　)
要点一　质点模型
情境探究
北京时间2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,三名航天员顺利进入太空。4月24日23时49分,神舟二十号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱径向端口。
探究:(1)在研究核心舱绕地球飞行一周所用的时间时,能否把核心舱看成质点
(2)在研究飞船与核心舱交会对接时,能否把核心舱看成质点
【答案】 (1)能。(2)不能。
要点归纳
1.质点的特点
(1)没有大小和形状。
(2)具有物体的全部质量。
(3)现实生活中并不存在。
(4)质点不同于几何中的“点”,它是忽略了物体的大小和形状的有质量的点。
2.对质点条件的理解
(1)物体上各点的运动即使存在较大差异,有时也可将物体看成质点。
(2)物体上各部分的运动情况完全相同时,一般可以将该物体看成质点,但不一定总是能看成质点。
典例研习
[例1] 下列关于冬奥会比赛项目的说法正确的是(　　)
[A] 研究甲图中冰球运动员击球动作时,运动员可以看成质点
[B] 研究乙图中大跳台运动员空中转体动作时,运动员可视为质点
[C] 研究丙图中15 km越野滑雪运动员比赛成绩时,运动员可视为质点
[D] 研究丁图中花样滑冰运动员的动作时,运动员可视为质点
【答案】 C
【解析】 若忽略运动员的形状和大小,将无法研究题图甲、乙、丁中运动员的动作,但对于研究题图丙中运动员的比赛成绩无影响,故题图甲、乙、丁中运动员不能看成质点,题图丙中运动员可看成质点,A、B、D错误,C正确。
[例2] 2022年9月30日12时44分,我国空间站在400 km的高空上演了一场惊心动魄的“太空泊车”,将23 t的问天实验舱从节点舱的前向对接口缓慢平移至相差90°的侧向对接口,并再次对接锁紧。问天实验舱照片如图所示,下列情况中空间站一定可以视为质点的是(　　)
[A] 航天员在舱内做实验时
[B] 估算空间站绕地球一周所用时间时
[C] 空间站闪避太空垃圾时
[D] 空间站“太空泊车”对接时
【答案】 B
【解析】 航天员在舱内做实验时,空间站闪避太空垃圾时,空间站“太空泊车”对接时,均不能忽略空间站的形状和大小,不能看作质点,故A、C、D错误;估算空间站绕地球一周所用时间时,可以忽略空间站的形状和大小,可以看作质点,故B正确。
要点二　对参考系的理解及应用
情境探究
如图所示,一水平匀速飞行的飞机正在空投物资。关于物资的运动情况,飞机上的观察者:“它在沿直线下落呀!”地面上的观察者:“它明明在沿曲线下落嘛。”
探究:(1)两名观察者的说法哪个是正确的
(2)为什么两人的说法不同
(3)你受到什么启发
【答案】 (1)都正确。
(2)他们所选择的参考系(前者飞机、后者地面)不同。
(3)观察同一物体的运动,选择的参考系不同,观察结果一般不同。
要点归纳
1.对参考系的理解
(1)选取意义。
描述物体是否运动必须选择一个参考系,才能衡量物体是运动还是静止,参考系一旦确定,对物体运动的描述也是唯一确定的。解答物理问题时,若能巧妙地选择参考系,则可使解题过程大为简化。
(2)选取原则。
①选作参考系的物体相对地面可以静止,也可以运动,但选为参考系后则一定“静止”。
②以描述运动尽可能简单为原则,通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。
③如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明。
2.参考系的四性
标准性 作为参考系的物体,不论原来的运动情况如何,都假定不动,被研究的物体都是以参考系为标准的
任意性 参考系的选取在原则上是任意的
同一性 比较不同物体的运动情况应选择同一参考系
差异性 对于同一物体,选择不同的参考系,结果有所不同
典例研习
[例3] (2025·江苏南京阶段练习)如图为甲、乙、丙三艘客船在一个码头上的情景图,其中甲船上的乘客看到乙船向东运动,乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,丙船上的乘客看到甲船向西运动,那么码头上的人看到三艘船的运动情况可能是(　　)
[A] 三艘船都向东运动
[B] 甲船向东运动,其余两艘船向西运动
[C] 丙船可能向东运动,也可能向西运动
[D] 乙船可能向东运动
【答案】 C
【解析】 乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,说明乙船是向西运动的,丙船可能静止,可能向东运动,也可能向西运动,但速度小于乙船的速度;甲船上的乘客看到乙船向东运动,说明甲船是向西运动的,且甲船的速度大于乙船的速度;丙船上的乘客看到甲船向西运动,说明丙船可能处于静止状态,可能向东运动,也可能向西运动且速度比甲船的速度小。故选C。
解答参考系问题的思维方法
(1)摒弃在日常生活中形成的“物体的运动、静止”均相对于地面为参考的固有观念,参考系的选取是任意的,且一定是“静止”的。
(2)假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与现象中的结果一致。若一致,该物体可能就是参考系。
理想化模型
核心归纳
1.“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题的方便而进行的一种科学的抽象,实际并不存在。
2.“理想化模型”是以研究目的为出发点,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型。
3.“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法,在以后的学习中我们还会学习到其他的“理想化模型”。
典例研习
[例题] (多选)下列关于“理想化模型”的说法正确的是(　　)
[A] 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
[B] “理想化模型”是研究的问题中实际存在的
[C] “理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法
[D] “质点”是实际物体的一种“简化”,只是忽略了物体的大小和形状,是实际存在的
【答案】 AC
【解析】 在物理学中,突出对问题起作用较大的主要因素,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,故A正确;“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象,实际并不存在,故B错误;“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法,故C正确;“质点”是一种“理想化模型”,它忽略了物体的大小和形状,实际上是不存在的,故D错误。
1.关于质点,下列说法正确的是(　　)
[A] 图甲中研究如何才能踢出香蕉球时,可以把足球看作质点
[B] 图乙中研究列车从杭州到北京的路程时,可以把列车看作质点
[C] 图丙中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,可以把雄鹰看作质点
[D] 图丁中研究门的转动情况时,可以把门看作质点
【答案】 B
【解析】 题图甲中研究如何才能踢出“香蕉球”时,需要研究脚踢球的位置,所以足球的形状是不可忽略的,故不可以把足球看作质点,故A错误;题图乙中研究列车从杭州到北京的路程时,列车的形状、大小对所研究的问题影响很小,是可以忽略不计的,故可以把列车看作质点,故B正确;题图丙中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,需要研究它的动作和姿态,所以雄鹰的形状是不可忽略的,故不可以把雄鹰看作质点,故C错误;题图丁中研究门的转动情况时,门上不同的点运动情况不同,其形状是不可忽略的,故不可以把门看作质点,故D错误。
2.第19届亚运会的开幕式以“数实融合”的形式,不仅呈现了绚丽的烟花秀,还采用了数字化技术进行火炬点火。如图所示为数字火炬手正在跨越钱塘江奔向亚运会主场馆的情形。下列说法正确的是(　　)
[A] 研究数字火炬手通过钱塘江的速度大小,不可以把数字火炬手视为质点
[B] 研究数字火炬手跑动的姿态时,不可以把数字火炬手视为质点
[C] 研究数字火炬手跑动的姿态时,可以把数字火炬手视为质点
[D] 由于数字火炬手很大,任何情形都不能将其视为质点
【答案】 B
【解析】 质点是理想化模型,物体能否视为质点与其自身大小无绝对关系,当物体大小对研究问题影响很小或没有影响时,可视为质点。研究数字火炬手通过钱塘江的速度大小,可以把数字火炬手视为质点;研究数字火炬手跑动的姿态时,不可以把数字火炬手视为质点,故A、C、D错误,B正确。
3.(教材改编)特技跳伞运动员的空中造型图如图所示。当运动员保持该造型向下落时,其中一名运动员俯视大地时,看到大地迎面而来。下列说法正确的是(　　)
[A] 若该运动员以对面的运动员为参考系,他是运动的
[B] 若该运动员以旁边的运动员为参考系,地面是静止的
[C] 若该运动员以自己为参考系,看到大地迎面而来
[D] 若该运动员以大地为参考系,他是静止的
【答案】 C
【解析】 若该运动员以对面的运动员为参考系,他是静止的,故A错误;若该运动员以旁边的运动员为参考系,地面是运动的,故B错误;以他自己为参考系,当他俯视大地时,看到大地迎面而来,故C正确;以大地为参考系,该运动员的位置不断变化,是运动的,故D错误。
课时作业
(分值:40分)
考点一　质点
1.(4分)关于质点,下列说法正确的是(　　)
[A] 只要体积小的物体就可以看作质点
[B] 研究神舟二十号飞船与天和核心舱对接,可以把飞船看作质点
[C] 跳水运动员跳水比赛时,裁判可以将运动员看作质点
[D] 地球虽大,且有自转和公转,但有时也可被视为质点
【答案】 D
【解析】 在研究问题时,若体积小的物体形状、大小不可以忽略,则物体不可以看作质点,故A错误;研究神舟二十号飞船与天和核心舱对接,飞船的形状、大小不可以忽略,不可以把飞船看作质点,故B错误;跳水运动员跳水时,对于裁判来讲需要看其动作来评分,运动员的形状、大小不可以忽略,比赛中裁判不可以将运动员看作质点,故C错误;地球虽大,且有自转和公转,但有时也可被视为质点,例如研究地球公转时,地球的形状、大小可以忽略,地球可以看作质点,故D正确。
2.(4分)考查下列运动员的比赛成绩时,可将运动员视为质点的是(　　)
[A] 　 [B]
[C] 　 [D]
【答案】 B
【解析】 在考查自由式轮滑比赛成绩时,运动员的具体动作直接影响成绩,不能忽略运动员的大小、形状,不可将运动员视为质点,故A错误;在考查马拉松运动比赛成绩时,由于路程较长,运动员的大小和形状可以忽略,评判比赛成绩时,可将运动员视为质点,故B正确;在考查摔跤运动比赛成绩时,要研究运动员的动作,运动员的形状、大小不能忽略不计,故运动员不可视为质点,故C错误;在考查体操运动的比赛成绩时,要根据具体的肢体动作打分,不能忽略运动员的大小、形状,因此不可将运动员视为质点,故D错误。
3.(4分)关于质点和参考系,下列说法正确的是(　　)
[A] 研究地球自转时,地球可视为质点
[B] 研究航空母舰上的舰载飞机起飞时,可以把航空母舰看作质点
[C] 诗句“卧看满天云不动,不知云与我俱东”中,“云不动”的描写所选取的参考系是地面
[D] 诗句“人在桥上走,桥流水不流”中,“桥流”的描写所选取的参考系是水
【答案】 D
【解析】 研究地球自转时,地球的形状大小不可忽略,不可视为质点,故A错误;研究航空母舰上的舰载飞机起飞时,航空母舰的形状大小不可忽略,不可以把航空母舰看作质点,故B错误;从第二句“不知云与我俱东”可知云相对地面是运动的,“云不动”的描写所选取的参考系不是地面而是诗人自己,故C错误;桥相对水是运动的,“桥流”的描写所选取的参考系是水,故D正确。
4.(4分)对列车沿直线轨道通过隧道的情况,两名同学对列车是否能视为质点持有不同观点,他们的观点在一定的条件下都是合理的。试讨论并举例说明什么情况下列车可以视为质点,什么情况下列车不能视为质点。
【答案】 见解析
【解析】 列车能否看成质点,关键看列车的长度对所研究的问题是否有影响;若研究列车某时刻的速度时,列车的大小可忽略不计,可看作质点;研究列车过隧道的时间时,若列车的长度与隧道的长度相比差别不是很大,则列车的大小不可忽略不计,不可以看作质点。
考点二　参考系
5.(4分)下列关于运动的描述正确的是(　　)
[A] 歌词“月亮在白莲花般的云朵里穿行”中,描述“月亮穿行”所选的参考系是月亮
[B] 研究“胶囊高铁”从甲城到乙城的平均速度时,能将它看成质点
[C] “风烟俱静,天山共色。从流飘荡,任意东西。”后两句写的是诗人乘坐着船随江水飘荡,任凭船随水漂去。若诗人认为船是静止的,他选择的参考系是天上云朵
[D] 在某次“金星凌日”的精彩天象中,观察到太阳表面有个小黑点(金星)缓慢走过,则以太阳为参考系,可以认为金星是静止的
【答案】 B
【解析】 歌词“月亮在白莲花般的云朵里穿行”中,描述“月亮穿行”所选的参考系是云朵,月亮相对云朵运动,故A错误;研究“胶囊高铁”从甲城到乙城的平均速度时,其大小可以忽略,能将它看成质点,故B正确;若诗人认为船是静止的,他选择的参考系是自己,两者相对静止,故C错误;观察到太阳表面有个小黑点(金星)缓慢走过,则以太阳为参考系,金星是运动的,故D错误。
6.(4分)下列说法正确的是(　　)
[A] 在研究列车从北京到张家口的轨迹时,列车可以被看作质点
[B] 在研究列车车轮转动的快慢时,列车车轮可以被看作质点
[C] 列车向前行驶过程中,坐在车中的同学看见窗外的树向后移动,他选择的参考系是
地面
[D] 不论选择什么物体作为参考系,对列车运动情况的判断结果都一样
【答案】 A
【解析】 在研究列车从北京到张家口的轨迹时,列车的形状、大小可以忽略,列车可以被看作质点,故A正确;在研究列车车轮转动的快慢时,列车车轮的形状、大小不可以忽略,列车车轮不可以被看作质点,故B错误;列车向前行驶过程中,坐在车中的同学看见窗外的树向后移动,他选择的参考系是列车,故C错误;选择不同物体作为参考系,对列车运动情况的判断结果可能不同,故D错误。
7.(4分)(2025·湖南岳阳阶段练习)下列关于质点的说法正确的是(　　)
[A] 质量很小的物体才可以看作质点
[B] 体积很小的物体才可以看作质点
[C] 无论大物体还是小物体,只要其尺寸对于研究的问题影响可忽略时,就可以看作质点
[D] 只有低速运动的物体才可以看作质点,高速运动的物体不可以看作质点
【答案】 C
【解析】 物体是否可以看作质点与其体积大小和质量大小无关,故A、B错误;物体可以看作质点的条件是,当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时,便可以看作质点,与物体的运动速度无关,故C正确,D错误。
8.(4分)下列说法正确的是(　　)
[A] 分析铅球运动的距离,可以把铅球视为质点
[B] 分析竞技体操男子双杠运动,可以把运动员视为质点
[C] 分析跳台跳水运动的技术动作,可以把运动员视为质点
[D] 分析竞技体操吊环运动,可以把运动员视为质点
【答案】 A
【解析】 分析铅球运动的距离,铅球的形状大小可以忽略不计,可以把铅球视为质点,故A正确;分析竞技体操男子双杠运动,运动员的形状大小不可以忽略不计,不可以把运动员视为质点,故B错误;分析跳台跳水运动的技术动作,运动员的形状大小不可以忽略不计,不可以把运动员视为质点,故C错误;分析竞技体操吊环运动,运动员的形状大小不可以忽略不计,不可以把运动员视为质点,故D错误。
9.(4分)神舟十九号飞船和空间站天和核心舱成功对接后,在轨运行如图所示,则(　　)
[A] 选地球为参考系,天和核心舱是静止的
[B] 选地球为参考系,神舟十九号飞船是静止的
[C] 选天和核心舱为参考系,神舟十九号飞船是静止的
[D] 选神舟十九号飞船为参考系,天和核心舱是运动的
【答案】 C
【解析】 神舟十九号飞船和空间站天和核心舱成功对接后,在轨绕地球运动,选地球为参考系,二者都是运动的,A、B错误;神舟十九号飞船和空间站天和核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。
10.(4分)(2025·广东揭阳阶段练习)如图,观察屋顶的炊烟和车上的小旗,可知甲、乙两车相对于房子的运动情况,其中正确的是(　　)
[A] 甲、乙两车有可能都向左运动
[B] 甲、乙两车一定都向左运动
[C] 甲、乙两车一定都在运动
[D] 甲车一定静止,乙车一定向左运动
【答案】 A
【解析】 房子相对于地面是静止的,由烟囱冒出的烟向左飘,可知此时风向向左(相对于地面而言)。甲车上的小旗向左飘,则有三种可能的情况:一是甲车不动,风把小旗向左吹;二是甲车向右运动,风相对甲车向左,风把小旗向左吹;三是甲车向左运动但速度小于风速,因此风仍能把小旗向左吹。对于乙车只有向左运动并且速度大于风速时,小旗才能向右飘。(共40张PPT)
1　质点 参考系
第一章　运动的描述
[定位·学习目标]　
1.联系生活情境,了解质点的含义,知道将物体抽象成质点的条件。2.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义,体会运动的相对性和绝对性。3.经历质点模型的建构过程,初步掌握建构物理模型的策略,树立具体问题具体分析的科学态度。
探究·必备知识
知识点一　质点
「探究新知」
1.机械运动:物体的 随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态。
2.质点
(1)定义:在某些情况下,可以忽略物体的 和 ,把它简化为一个具有 的点,这样的点叫作质点。
空间位置
大小
形状
质量
(2)几种情况。
①物体的大小和形状引起的运动差异很 。
②不研究各点的运动差异,只关注物体 的运动。
③物体上各点的运动情况完全 。
(3)决定因素:一个物体能否看成质点是由 决定的。同一个物体,由于所要研究的问题不同,有时可以看成质点,有时不能看成质点。
小
整体
相同
所要研究的问题
3.理想化模型:在物理学中,突出问题的 因素,忽略 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。
主要
次要
正误辨析
(1)质量较大的物体不能被看作质点。(　 　)
(2)很小的物体一定能看作质点,较大的物体有时也能看作质点。(　 　)
(3)在研究行驶中汽车车轮的运动时,可以把汽车看作质点。(　 　)
(4)质点是为了突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型。
(　 　)
(5)物体能否看成质点是由所研究的问题决定的。(　 　)
×
√
×
×
√
知识点二　参考系
「探究新知」
1.运动的相对性:自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的。就此意义而言,我们说运动是绝对的。但是,描述某个物体的位置随时间的变化,却又总是相对于其他物体而言的。这便是运动的相对性。
2.定义:要描述一个物体的运动,首先要选定某个 作为参考,观察物体的位置相对于这个“ ”是否随时间变化,以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。
3.选取原则:在描述一个物体的运动时,参考系可以任意选择。通常情况下,在讨论地面上物体的运动时,都以 为参考系。
其他物体
其他物体
地面
(1)描述同一物体的运动时,不论选取怎样的参考系,其结论都是相同的。
(　 　)
(2)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。(　 　)
(3)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(　 　)
(4)停在站台上的高速列车也可以看成在运动。(　 　)
正误辨析
×
√
×
√
突破·关键能力
要点一　质点模型
「情境探究」
北京时间2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,三名航天员顺利进入太空。4月24日23时49分,神舟二十号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱径向端口。
探究:(1)在研究核心舱绕地球飞行一周所用的时间时,能否把核心舱看成质点
【答案】 (1)能。
(2)在研究飞船与核心舱交会对接时,能否把核心舱看成质点
【答案】 (2)不能。
1.质点的特点
(1)没有大小和形状。
(2)具有物体的全部质量。
(3)现实生活中并不存在。
(4)质点不同于几何中的“点”,它是忽略了物体的大小和形状的有质量的点。
「要点归纳」
2.对质点条件的理解
(1)物体上各点的运动即使存在较大差异,有时也可将物体看成质点。
(2)物体上各部分的运动情况完全相同时,一般可以将该物体看成质点,但不一定总是能看成质点。
[例1] 下列关于冬奥会比赛项目的说法正确的是(　　)
[A] 研究甲图中冰球运动员击球动作时,运动员可以看成质点
[B] 研究乙图中大跳台运动员空中转体动作时,运动员可视为质点
[C] 研究丙图中15 km越野滑雪运动员比赛成绩时,运动员可视为质点
[D] 研究丁图中花样滑冰运动员的动作时,运动员可视为质点
「典例研习」
C
【解析】 若忽略运动员的形状和大小,将无法研究题图甲、乙、丁中运动员的动作,但对于研究题图丙中运动员的比赛成绩无影响,故题图甲、乙、丁中运动员不能看成质点,题图丙中运动员可看成质点,A、B、D错误,C正确。
[例2] 2022年9月30日12时44分,我国空间站在400 km的高空上演了一场惊心动魄的“太空泊车”,将23 t的问天实验舱从节点舱的前向对接口缓慢平移至相差90°的侧向对接口,并再次对接锁紧。问天实验舱照片如图所示,下列情况中空间站一定可以视为质点的是(　　)
[A] 航天员在舱内做实验时
[B] 估算空间站绕地球一周所用时间时
[C] 空间站闪避太空垃圾时
[D] 空间站“太空泊车”对接时
B
【解析】 航天员在舱内做实验时,空间站闪避太空垃圾时,空间站“太空泊车”对接时,均不能忽略空间站的形状和大小,不能看作质点,故A、C、D错误;估算空间站绕地球一周所用时间时,可以忽略空间站的形状和大小,可以看作质点,故B正确。
要点二　对参考系的理解及应用
「情境探究」
如图所示,一水平匀速飞行的飞机正在空投物资。关于物资的运动情况,飞机上的观察者:“它在沿直线下落呀!”地面上的观察者:“它明明在沿曲线下落嘛。”
探究:(1)两名观察者的说法哪个是正确的
【答案】 (1)都正确。
(2)为什么两人的说法不同
【答案】 (2)他们所选择的参考系(前者飞机、后者地面)不同。
(3)你受到什么启发
【答案】 (3)观察同一物体的运动,选择的参考系不同,观察结果一般不同。
「要点归纳」
1.对参考系的理解
(1)选取意义。
描述物体是否运动必须选择一个参考系,才能衡量物体是运动还是静止,参考系一旦确定,对物体运动的描述也是唯一确定的。解答物理问题时,若能巧妙地选择参考系,则可使解题过程大为简化。
(2)选取原则。
①选作参考系的物体相对地面可以静止,也可以运动,但选为参考系后则一定“静止”。
②以描述运动尽可能简单为原则,通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。
③如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明。
2.参考系的四性
标准性 作为参考系的物体,不论原来的运动情况如何,都假定不动,被研究的物体都是以参考系为标准的
任意性 参考系的选取在原则上是任意的
同一性 比较不同物体的运动情况应选择同一参考系
差异性 对于同一物体,选择不同的参考系,结果有所不同
[例3] (2025·江苏南京阶段练习)如图为甲、乙、丙三艘客船在一个码头上的情景图,其中甲船上的乘客看到乙船向东运动,乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,丙船上的乘客看到甲船向西运动,那么码头上的人看到三艘船的运动情况可能是(　　)
[A] 三艘船都向东运动
[B] 甲船向东运动,其余两艘船向西运动
[C] 丙船可能向东运动,也可能向西运动
[D] 乙船可能向东运动
「典例研习」
C
【解析】 乙船上的乘客看到丙船和码头都向东运动,说明乙船是向西运动的,丙船可能静止,可能向东运动,也可能向西运动,但速度小于乙船的速度;甲船上的乘客看到乙船向东运动,说明甲船是向西运动的,且甲船的速度大于乙船的速度;丙船上的乘客看到甲船向西运动,说明丙船可能处于静止状态,可能向东运动,也可能向西运动且速度比甲船的速度小。故选C。
·规律方法·
解答参考系问题的思维方法
(1)摒弃在日常生活中形成的“物体的运动、静止”均相对于地面为参考的固有观念,参考系的选取是任意的,且一定是“静止”的。
(2)假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与现象中的结果一致。若一致,该物体可能就是参考系。
提升·核心素养
理想化模型
「核心归纳」
1.“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题的方便而进行的一种科学的抽象,实际并不存在。
2.“理想化模型”是以研究目的为出发点,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型。
3.“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法,在以后的学习中我们还会学习到其他的“理想化模型”。
「典例研习」
[例题] (多选)下列关于“理想化模型”的说法正确的是(　 　)
[A] 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
[B] “理想化模型”是研究的问题中实际存在的
[C] “理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法
[D] “质点”是实际物体的一种“简化”,只是忽略了物体的大小和形状,是实际存在的
AC
【解析】 在物理学中,突出对问题起作用较大的主要因素,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,故A正确;“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象,实际并不存在,故B错误;“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映,是物理学中经常采用的一种研究方法,故C正确;“质点”是一种“理想化模型”,它忽略了物体的大小和形状,实际上是不存在的,故D错误。
检测·学习效果
1.关于质点,下列说法正确的是(　　)
[A] 图甲中研究如何才能踢出香蕉球时,可以把足球看作质点
[B] 图乙中研究列车从杭州到北京的路程时,可以把列车看作质点
[C] 图丙中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,可以把雄鹰看作质点
[D] 图丁中研究门的转动情况时,可以把门看作质点
B
【解析】 题图甲中研究如何才能踢出“香蕉球”时,需要研究脚踢球的位置,所以足球的形状是不可忽略的,故不可以把足球看作质点,故A错误;题图乙中研究列车从杭州到北京的路程时,列车的形状、大小对所研究的问题影响很小,是可以忽略不计的,故可以把列车看作质点,故B正确;题图丙中研究雄鹰为什么能在空中翱翔时,需要研究它的动作和姿态,所以雄鹰的形状是不可忽略的,故不可以把雄鹰看作质点,故C错误;题图丁中研究门的转动情况时,门上不同的点运动情况不同,其形状是不可忽略的,故不可以把门看作质点,故D错误。
2.第19届亚运会的开幕式以“数实融合”的形式,不仅呈现了绚丽的烟花秀,还采用了数字化技术进行火炬点火。如图所示为数字火炬手正在跨越钱塘江奔向亚运会主场馆的情形。下列说法正确的是(　　)
[A] 研究数字火炬手通过钱塘江的速度大小,不可以把数字火炬手视为质点
[B] 研究数字火炬手跑动的姿态时,不可以把数字火炬手视为质点
[C] 研究数字火炬手跑动的姿态时,可以把数字火炬手视为质点
[D] 由于数字火炬手很大,任何情形都不能将其视为质点
B
【解析】 质点是理想化模型,物体能否视为质点与其自身大小无绝对关系,当物体大小对研究问题影响很小或没有影响时,可视为质点。研究数字火炬手通过钱塘江的速度大小,可以把数字火炬手视为质点;研究数字火炬手跑动的姿态时,不可以把数字火炬手视为质点,故A、C、D错误,B正确。
3.(教材改编)特技跳伞运动员的空中造型图如图所示。当运动员保持该造型向下落时,其中一名运动员俯视大地时,看到大地迎面而来。下列说法正确的是(　　)
[A] 若该运动员以对面的运动员为参考系,他是运动的
[B] 若该运动员以旁边的运动员为参考系,地面是静止的
[C] 若该运动员以自己为参考系,看到大地迎面而来
[D] 若该运动员以大地为参考系,他是静止的
C
【解析】 若该运动员以对面的运动员为参考系,他是静止的,故A错误;若该运动员以旁边的运动员为参考系,地面是运动的,故B错误;以他自己为参考系,当他俯视大地时,看到大地迎面而来,故C正确;以大地为参考系,该运动员的位置不断变化,是运动的,故D错误。
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