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第一章运动的描述1.质点参考系一、机械运动1.概念:物体的_________随时间的变化。2.运动形式:自然界中_______、_______的运动形态。空间位置最简单最基本二、物体和质点【思考】车展上,一名车手表演侧身双轮行驶汽车特技动作。你能否准确地描述汽车上各点的运动呢?提示:因为汽车上各点的运动情况不同,无法准确地描述各点的运动状态。1.质点:(1)突出的要素:具有_____。(2)忽略的因素:___________。(3)决定物体能否被看作质点的条件:物体的_____和_____对所研究的问题能否忽略不计。质量大小和形状大小形状2.理想化模型:(1)质点是_______的模型。(2)理想化模型的特点:①突出_________。②忽略_________。理想化主要因素次要因素三、参考系【思考】乐轩和安琪同时乘坐高铁出游。你认为谁说的是对的?他们选择的参考系有什么不同?提示:他们的说法都是对的,乐轩以站台(或其他相对地面不动的物体)为参考系,安琪以对面另一列运动的火车为参考系。1.参考系:(1)本质:被选作_____,假设_____的物体。(2)选择原则:应使问题的研究变得简洁、方便。(3)作用:描述物体的位置相对于参考系是否随时间变化,以及怎样变化。参考不动2.运动与静止的关系:(1)_____是绝对的。(2)_____是相对的。运动静止一物体和质点1.物体与质点的区别:实际物体有大小、形状、体积;质点没有大小、形状、体积,只突出质量这一要素。2.质点可否代替物体取决于所研究的问题:当物体的大小与形状相对于所研究的问题没有影响或影响很小时,该物体可以当作质点。3.质点是一种理想化的物理模型:(1)质点是为了研究问题方便而对实际物体的科学抽象,实际中并不存在。(2)在物理研究中,突出问题的主要方面,忽略次要因素而建立的理想化模型,是物理经常采用的一种科学研究方法,质点是典型的物理模型之一。【思考·讨论】1.当研究地球绕太阳公转运动的时间时,请你试着分析此时地球能否被看作质点?试说明理由。(模型建构)提示:当研究地球绕太阳公转运动的时间时,地球的大小和形状可以忽略不计,此时地球可以被看作质点。2.在乒乓球比赛中,如果要研究乒乓球的运动轨迹,此时乒乓球能否被看作质点?如果要研究上旋球或下旋球对接球的影响时,此时乒乓球还能否被看作质点?请你试着说出理由。(模型建构)提示:研究乒乓球的运动轨迹时,乒乓球的大小和形状可以忽略,因此可以被看作质点;但是研究乒乓球的旋转时,就不可看作质点。【典例示范】(多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造时会在枪膛内壁刻有螺旋形的槽。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中正确的是世纪金榜导学号()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【解析】选B、D。在研究子弹的旋转对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,故A错误;研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可忽略,可以把子弹看作质点,故B正确;能否将子弹看作质点,取决于所研究的问题,只要其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略,就可以看成质点,故C错误,D正确。【素养训练】1.研究物体的运动时,力学中引入“质点”的概念,从科学方法上来说属于()A.极限分析物理问题的方法B.观察实验的方法C.建立理想物理模型的方法D.等效替代的方法【解析】选C。“质点”是为了研究问题简单方便而引入的理想化的物理模型,所以从科学方法上来说属于建立理想物理模型的方法,故C正确。2.下列关于质点的说法中正确的是()A.质点一定是很小的物体B.质点一定是静止不动的物体C.质点是研究物体运动时的一种理想模型D.质点就是物体的中心【解析】选C。很小的物体它的体积不一定能够忽略,不一定能看成质点,如原子很小,在研究原子内部结构的时候是不能看成质点的,故A错误;质点是用来代替物体的有质量的点,与物体是否运动无关,故B错误;质点是研究物体运动的一种理想模型,实际不存在,是用来代替物体的有质量的点,与几何中的点不一样,不是物体的中心,故C正确,D错误。二参考系1.选取原则:以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。(1)研究地面上物体的运动时,常选地面或相对地面静止的物体作为参考系。(2)研究某一系统中物体的运动时,常选系统为参考系。例如:研究宇航舱内物体的运动情况时,选取宇航舱为参考系。2.参考系的四个性质:(1)标准性:被选为参考系的物体都是假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的。(2)任意性:除自身外,任何物体都可以作为参考系。(3)统一性:比较多个物体的运动时应选择同一个参考系。(4)差异性:对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果一般不同。【思考·讨论】1.站在运动的电梯里的人和电梯外的人,同时观察电梯内的物体,其对动与静的观察结果为什么是不同的?(科学思维)提示:因为站在运动的电梯里的人和电梯外的人所选的参考系不同,所以观察结果不同。2.在电梯中研究观察景物的运动情况,必须以电梯或地面为参考系吗?参考系的选取原则如何?(物理观念)提示:不是。参考系的选取是任意的,但应该以使所研究问题简单为原则。【典例示范】2018年我国发射的“嫦娥四号”探测器首次着陆月球的背面,“玉兔二号”顺利从“嫦娥四号”上登陆到月球表面进行探月工作,利用中继星可拍射到“玉兔二号”在月球上的运动轨迹,则在研究“玉兔二号”运动轨迹时选择的参考系是世纪金榜导学号()A.月球表面B.太阳C.中继星D.地球【解析】选A。参考系是被选作用来参考、假设静止不动的物体,研究“玉兔二号”运动轨迹时,应该选择月球表面为参考系,故A正确。【母题追问】1.在【典例示范】中,利用中继星可拍摄到“玉兔二号”在月球上的运动轨迹,在研究“玉兔二号”的运动轨迹时能否将其看作质点?【解析】“玉兔二号”可以看作质点。因为在研究“玉兔二号”的运动轨迹时,其大小和形状相对研究的问题来说没有影响,可以忽略。答案:能。2.在【典例示范】中,若“玉兔二号”从“嫦娥四号”缓缓驶离,若以月球表面为参考系,则“嫦娥四号”是__________(选填“静止”或“运动”)的,“玉兔二号”是__________(选填“静止”或“运动”)的。【解析】以月球表面为参考系,“嫦娥四号”相对于月球表面的位置未发生变化,所以是静止的,“玉兔二号”相对于月球表面位置发生了变化,所以是运动的。答案:静止运动【补偿训练】1.有关参考系的说法中,正确的是()A.变速运动的物体不能作为参考系B.处于任何状态的任何物体均可作为参考系C.在空中运动的物体不能作为参考系D.任何情况下只有地球才是最理想的参考系【解析】选B。任何物体都可以作为参考系,不论物体是在运动还是静止,均可以选作参考系,并不是只有地球或固定在地面上的物体才能作为参考系,空中的物体也可以作为参考系,故A、C、D错误,B正确。2.如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景,A车上的乘客看到B车向东运动,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,C车上的乘客看到A车向西运动。站台上的人看A、B、C三列火车的运动正确的是()A.A车向西运动B.B车向东运动C.C车一定是静止的D.C车一定向西运动【解析】选A。由B车上的乘客看到站台向东运动,可判断B车向西运动;由A车上的乘客看到B车向东运动,说明A车也向西运动且速度大于B车速度;C车上的乘客看到A车向西运动,则C车有三种运动情况,C车可能静止,可能向东运动,也可能向西运动但速度比A、B的速度都小。【拓展例题】考查内容:参考系【典例】刻舟求剑的故事说的是有一个楚国人乘船过江,他身上的佩剑不小心掉落江中。他立即在船舱板上做记号,对他的船友说:“这是我的剑掉落的地方。”到了河岸,船停了,他就在画记号的地方下水找剑。这则寓言不但有讽刺意义,而且还包含一定的物理含义,从物理学选择参考系的角度回答下列问题:(1)楚人找剑选择的参考系是什么?(2)请你为楚人提供一种找到这把剑的方法。【解析】(1)楚人记下的是剑相对船的下落位置,故是以船为参考系。(2)要想找到这把剑应以固定的物体为参考系才能准确得到其位置,故可有以下方法:①记下剑掉落位置离岸上某标志的方向和距离,选择的参考系是河岸;②在船不改变方向和速度的情况下,记下剑掉落时刻船速和航行时间,据这些求出靠岸的船和剑落水点的距离,选择的参考系是船。答案:(1)船(2)见解析【课堂回眸】