高中物理教科版 (2019)必修 第一册1 参考系 时间 质点学案

参考系　时间　质点

学习目标：1.[物理观念]理解什么是质点，知道把物体看作质点的条件．　2.[物理观念]知道参考系的概念，知道选取不同的参考系对物体运动情况的描述可能不同．　3.[物理观念]知道时间间隔和时刻的含义及在数轴上的表示方法，会在具体的问题中辨析时间和时刻．　4.[科学思维]知道质点是一种理想化物理模型，知道建立理想化模型是研究物理问题的常用方法．

阅读本节教材，回答第2页“观察思考”并梳理必要的知识点．教材P2观察思考问题提示：(a)(b)各部分运动情况都相同，称为平动；(c)身体各个部分都绕单杠做圆周运动，但半径不同，称为转动；(d)既有平动又有转动的复杂运动．

一、参考系

1．定义：为确定一个物体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参照，被选作参照的物体叫做参照物，它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统，叫做参考系．

2．参考系的选择原则上是任意(填“任意”或“唯一”的)．

3．参考系对观察结果的影响：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果可以不同(填“可以不同”或“一定相同”)．

4．参考系选取的基本原则是使对物体的研究变得简洁、方便．

5．在今后研究问题时，一般选取地面或相对地面静止的物体作为参考系．

二、时间和时刻

1．时刻：指某一瞬间．在时间轴上，时刻用点表示．

2．时间：指某两个时刻之间的时间间隔．在时间轴上，时间用一段长度表示，即Δt＝t2－t1.

三、机械运动和质点

1．机械运动

物体的空间位置随时间变化的过程称为机械运动．

2．质点

(1)定义：在研究一个物体的运动时，如果被研究物体的形状、大小在所讨论的问题中可以忽略，就可把物体简化、抽象为一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点称为质点．

(2)把物体看成质点的条件：物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略不计．

(3)理想模型：保留主要因素而忽略次要因素的思维方法，称为理想化方法．从实际物体中抽象出来的、被理想化的研究对象称为理想模型．质点是一种理想模型．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(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)物体的运动和静止是相对的． (√)

(4)上午第一节课8点10分上课，8点10分是时刻． (√)

2．下列关于质点的理解与判断的说法中正确的是(　　)

A．体积小的物体都能看成质点

B．质量巨大的物体都不能看成质点

C．研究“神舟十一号”的轨迹时，“神舟十一号”可以视为质点

D．研究“神舟十一号”和“天宫二号”自动交会对接过程时，“神舟十一号”和“天宫二号”可视为质点

C　[体积虽小，但其体积对所研究问题的影响不能忽略时，不能看成质点，故A错误；质量巨大但形状和体积对研究问题无影响或影响可忽略不计时，可视为质点，故B错误；研究运动路线只需考虑“神十一”的位置，形状和大小对所研究问题几乎无影响，可视为质点，故C正确；“神十一”和“天宫二号”自动交会对接过程时，要准确知道两对接结构的准备位置及其位置关系，故此时“神十一”和“天宫二号”不能看成质点，故D错误．]

3．公路上一辆卡车紧急刹车，由于惯性，卡车上的货物相对车厢向前滑行了x＝15 mm，为了测出这个距离x，我们选择的最合理的参考系应该是(　　)

A．树木　　　B．行人　　　C．卡车　　　D．公路

C　[据题意，参考系是指为了研究问题的方便选来作为标准的物体．由于货物相对车厢向前滑行了15 mm，这是货物相对车厢的运动，为了测量出这个距离，选择最理想的参考系是卡车，这样方便测量，也是最合理的选择．]

教材P3页“讨论交流”答案提示：(1)以飞机驾驶员为参考系受援者向上运动；以救生员为参考系，受援者保持静止；以平台上其他人为参考系，受援者向上运动．

(2)小明看到雨向下运动，小聪看到雨向后下方运动．

1．选取参考系的意义

要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能确定物体的位置，研究物体的运动．

2．参考系的选取原则

(1)参考系的选取是任意的，在实际问题中，参考系的选择应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．

(2)研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系，此时参考系可以省略不写．

(3)要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系．

3．参考系的四性

【例1】　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

思路点拨：①由河岸上的旗帜飘向判断风向．②从船上的旗帜飘向结合风向判断船的运动方向．

C　[A船运动情况的确定：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，还有可能以比风速小的速度向右运动．A、B错误．B船运动情况的确定：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正确，D错误．]

判断参考系的方法

(1)静物法：明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系．

(2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致，若一致，该物体可能就是参考系．

[跟进训练]

1．某校同学分别乘两辆汽车去市公园游玩．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么，上述观察说明(　　)

A．甲车不动，乙车向东运动

B．乙车不动，甲车向东运动

C．甲车向西运动，乙车向东运动

D．甲、乙两车以相同的速度都向东运动

D　[“甲车内一同学看见乙车没有运动”说明甲和乙的运动情况相同；“乙车内一同学看见路旁的树木向西移动”说明乙车正在向东运动，所以甲、乙两车以相同的速度都向东运动，D正确．]

教材P4页“活动”答案提示：

1．时间与时刻的区别与联系

2.时刻与时间在时间轴上的标示

各时间与时刻如图所示：

【例2】　 (多选)如图所示的时间轴中，下列关于时刻和时间的说法中正确的是 (　　)

A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初

B．t2～t3表示时间，称为第3 s内

C．t0～t2表示时间，称为前2 s或第2 s内

D．tn－1～tn表示时间，称为第(n－1) s内

思路点拨：①在时间轴上，“点”对应“时刻”；“线段”对应“时间”．②掌握常见的时间、时刻的表示方法是解题关键．

AB　[t2表示时间轴上的一个点，所以表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，A正确；t2～t3表示时间轴上的一段距离，所以为时间，称为第3 s内，B正确；t0～t2表示时间轴上的一段距离，所以为时间，称为前2 s，t1～t2称为第2 s内，C错误；tn－1～tn表示时间，称为第n s内，D错误．]

时刻与时间的两种分辨方法

(1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断．时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间对应的是事件或运动的过程．

(2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间．

[跟进训练]

2．关于时刻和时间，下列说法正确的是(　　)

A．作息时间表上的数字均表示时间

B．1 min只能分成60个时刻

C．手表上指针指示的是时间

D．“宁停三分，不抢一秒”指的是时间

D　[作息时间表上的数字表示的是起床、就餐、上下课的时刻，A错误；1 min能分成无数多个时刻，B错误；手表上指针指示的是时刻，C错误；“宁停三分，不抢一秒”指的是时间，D正确．]

1．对质点的认识

(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别．

(2)质点是一种“理想化模型”．

(3)实际物体视为质点的常见情况

2．如何理解理想化模型

(1)“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．

(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，突出事物的主要特征而建立的“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．

【例3】　下列几种情况下的物体，可将物体当作质点来处理的有(　　)

A．研究正在吊起货物的起重机的运动时

B．研究正在旋转的硬币的运动时

C．研究太空中宇宙飞船的位置时

D．研究门的运动时

C　[选项A、B、D中的研究对象的大小、形状被忽略后，起重机、硬币、门的运动将无法研究，故选项A、B、D中的研究对象不能被当作质点，A、B、D错误；C选项中宇宙飞船的大小、形状被忽略后，对于确定宇宙飞船的位置无影响，故选项C中的宇宙飞船可以被当作质点，C正确．]

假设法判断物体能否当作质点

(1)确定问题的性质，即研究目的、观察的重点是什么．

(2)假设物体的形状、大小被忽略，成了一个有质量的“点”．

(3)思考所要研究的问题，所进行的观察是否受影响．若受影响，物体不能被当作质点；若不受影响，物体就能被当作质点．

[跟进训练]

3．下列比赛项目中，可将运动员视为质点的是(　　)

A　[马拉松比赛时，由于路程长，运动员的大小和形状可以忽略，可以看成质点，故A正确；跳水时，人们要关注运动员的动作，故运动员的大小和形状不能忽略，不能看成质点，故B错误；击剑时要注意运动员的肢体动作，不能看成质点，故C错误；体操中主要根据运动员的肢体动作评分，故不能忽略大小和形状，故不能看成质点，故D错误．]

1．如图所示，研究下列现象，涉及到的物体可看成质点的是(　　)

A．研究地球绕太阳公转的时间  

B．研究撬棒用力大小与支点位置关系

C．研究旋转的乒乓球旋转方向

D．研究旋转的电扇扇叶所受阻力大小的影响因素

A　[当物体的大小和形状对所研究的问题影响不大时，物体就可以看成质点；研究地球受到(太阳)的万有引力大小，地球的大小远小于日地距离，形状和大小可以忽略，地球可以看成质点，故A正确；研究撬棒用力大小与支点的位置关系，撬棒的大小和形状不能忽略，不能看成质点，故B错误；研究旋转的乒乓球，乒乓球的大小和形状不能忽略，不能看成质点，故C错误；研究旋转的电扇扇叶，扇叶的大小和形状不能忽略，不能看成质点，故D错误．]

2．如图所示，我国空军在进行空中加油训练．大型加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行．下列说法中正确的是 (　　)

A．选地面为参考系，受油机是静止的

B．选地面为参考系，加油机是静止的

C．选加油机为参考系，受油机是运动的

D．选加油机为参考系，受油机是静止的

D　[选地面为参考系，受油机是运动的，故A错误；选地面为参考系，加油机是运动的，故B错误；加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行，选加油机为参考系，受油机是静止的，故C错误，D正确．]

3．某校高二部分学生分别乘两辆汽车从学校出发去敬老院做义工．两辆汽车在平直的公路上运动，甲车内一同学看见前面的乙车向东运动，此时乙车内的同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么上述观察说明(　　)

A．两车都向东运动，但甲车运动快

B．两车都向东运动，但乙车运动快

C．两车都向西运动，但甲车运动快

D．两车都向西运动，但乙车运动快

B　[因乙车看到路旁的树木向西移动，则说明乙相对地面在向东运动；而甲车中的同学看到乙车在向东运动，则说明甲车的速度小于乙车的速度，故B正确．]

4．(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　)

A．物体在5 s时指的是物体在5 s末时，指的是时刻

B．物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间

C．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间

D．第4 s末就是第5 s初，指的是时刻

ACD　[画时间轴如图所示，5 s时指的是5 s末这一时刻，5 s内指的是0～5 s这一段时间，第5 s内指的是在4 s末到5 s末这1 s的时间，第4 s末和第5 s初是同一时刻．故A、C、D正确．]

5．(新情景题)情境：2019年9月29日，中国女排以十一战全胜的成绩结束了本届世界杯之旅．

(1)某场比赛开始时间为“17时25分”，比赛时长1小时40分钟，“17时25分”和“1小时40分钟”分别表示什么？有何区别？

(2)在研究排球旋转时，能否看作质点？在研究物体运动的轨迹时，能否看作质点？

[解析]　(1)“17时25分”是开始的时间，表示“时刻”．“1小时40分钟”是比赛进行的时长，表示“时间间隔”．

(2)在研究排球旋转时不可忽略其形状，不能看作质点，在研究排球运动轨迹时，可忽略其大小和形状，可看作质点．