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高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第一节 质点 参考系 时间导学案
展开[学习目标] 1.知道质点的概念,知道质点是一种理想化模型.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.4.知道时刻和时间的区别和联系.
一、质点
1.机械运动:物体相对于其他物体在空间位置上随时间的变化,叫作机械运动,简称运动.
2.质点:在研究物体的运动时,如果物体各点的运动情况相同(填“相同”或“不相同”),或者它的大小和形状在所研究的问题中可以忽略,这时我们就可以把物体简化为一个有质量的点.用来代替物体的有质量的点叫作质点.
3.理想化模型:根据问题的内容和性质,抓住问题中的主要因素,忽略次要因素,建立一个与实际情况差距不大的理想化模型,是一种重要的科学研究方法.质点是(填“是”或“不是”)一个理想化模型.
二、参考系
1.参考系:研究一个物体运动时,选来作为参考的物体.
2.同一物体的运动,所选参考系不同,对物体运动的描述就会不同(填“就会不同”或“一定相同”).
3.参考系的选择是任意(填“任意”或“唯一”)的.
4.坐标系:为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系.如果物体沿直线运动,建立直线坐标系.
三、时间与时刻
1.时刻:钟表指针指示的一个示数对应着某一瞬间,也就是时刻.
2.时间:两个时刻之间的间隔称为时间.
3.在时间轴上的表示:时间轴上的一个点表示的是某一时刻,时间轴上的一条线段表示的是一段时间(均选填“一个点”或“一条线段”).
4.时间与时刻的关系:两个时刻之间的时间Δt=t2-t1(用t1、t2表示,t1、t2分别表示先后两个时刻).
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)时刻就是一瞬间,即一段很短很短的时间间隔.( × )
(5)上午第一节课8点上课,这里的8点指时刻.( √ )
2.《敦煌曲子词集》中有这样的词句:“满眼风波多闪灼,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所示,雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔,如果我们研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况,雄鹰的大小和形状对所研究的问题有影响吗?能否把雄鹰当成一个点?研究雄鹰的翅膀是如何拍打时,能把雄鹰当成一个点吗?
图1
答案 无影响 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)物体的大小和形状对所研究的问题无影响,或者有影响但可以忽略不计,则可将物体看成质点.
(2)当物体上各部分的运动情况完全相同时,物体上任何一点的运动情况都能反映该物体的运动,一般可看成质点.
(3)物体有转动,但相对于平动而言可以忽略其转动时,可把物体看成质点.
3.对理想化模型的理解
理想化模型是为了研究问题的方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在.
[深度思考] 1.体积大的物体是否一定不能看成质点而体积小的物体一定能看成质点?
答案 物体能否被看成质点,不是取决于物体的大小,而是看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可忽略.体积大的物体在有的问题中可以看成质点,体积小的物体在有的问题中不能看成质点.
2.同一物体根据不同的情景,有时能看成质点,有时不能看成质点,请举例说明.
答案 研究地球绕太阳公转时,可以把地球看成质点,研究地球的自转时,不能把地球看成质点;研究火车从北京开往上海的时间时,可以把火车看成质点,研究火车过铁路桥时不可以把火车看成质点.
(多选)关于质点,下列说法中正确的是( )
A.只要体积小就可以视为质点
B.物体的大小和形状对于所研究的问题属于无关或次要因素时,可把物体看作质点
C.质点是一个理想化模型,实际上并不存在
D.因为质点没有大小,所以与几何中的点是一样的
答案 BC
在研究以下四种情况中所提出的问题时,所涉及的对象能看成质点的是( )
答案 A
解析 地球绕太阳公转时,地球的大小远小于地球到太阳的距离,研究地球绕太阳公转的周期时,地球能看成质点;火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止,不能将火车看成质点;花样滑冰运动员的比赛比的是身体各部分的动作及协调性等方面,不能将运动员看成质点;要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性),不能将其视为质点,只有选项A正确.
针对训练 (2021·无锡市江阴一中高一期中)研究下列问题时,可以把乒乓球或战斗机看成质点的是( )
A.打乒乓球时,研究如何打出弧旋球
B.打乒乓球时,观察弧旋球运动的轨迹
C.研究歼-20隐形战斗机的飞行姿态
D.给歼-20隐形战斗机加油
答案 B
解析 研究如何打出弧旋球时,乒乓球的大小和形状不能忽略,不能把乒乓球看成质点,故A错误;观察弧旋球的运动轨迹时,运动的轨迹长度比乒乓球大得多,乒乓球的大小和形状能忽略不计,能把乒乓球看成质点,故B正确;研究歼-20隐形战斗机的飞行姿态,战斗机的大小不能忽略不计,战斗机不能看成质点,故C错误;研究给歼-20隐形战斗机加油时,战斗机的形状与大小不能忽略不计,战斗机不能看成质点,故D错误.
二、参考系
导学探究
如图2,有人说我,快如闪电,疾如风!有人说我,纹丝不动,坐如钟!“我”是静还是动?
图2
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,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.
(多选)(2020·北京大兴高一上期末)自然界一切物体都处于永恒的运动中,要描述一个物体的运动,首先要选定参考系,下列关于参考系的选取正确的是( )
A.“一江春水向东流”说的是水相对于岸(或地面)的运动
B.“月亮在云中穿行”说的是月亮相对云的运动
C.“太阳东升西落”说的是太阳相对地球的运动
D.“桥流水不流”说的是水相对于桥的运动
答案 ABC
解析 “一江春水向东流”选取的参考系是河岸,说的是水相对于岸(或地面)的运动,选项A正确;“月亮在云中穿行”选取的参考系是云,说的是月亮相对云的运动,选项B正确;“太阳东升西落”说的是太阳相对地球的运动,选项C正确;“桥流水不流”选取的参考系是水,说的是桥相对于水的运动,选项D错误.
(2020·荆门市龙泉中学高一上期中)如图3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3
A.A船一定向左运动 B.A船一定是静止的
C.B船一定向右运动 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船上旗帜向右飘,有三种可能:一是A船不动,风把旗帜吹向右侧;二是A船向左运动,风向相对于旗帜向右,把旗帜吹向右侧;三是A船向右运动但运动的速度小于风速,此时风仍能把旗帜吹向右侧,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.
三、时间和时刻
导学探究
1.看图4回答问题.
图4
请把“五点钟”“半个小时”“10分钟”“8点”分类,它们的含义相同吗?
答案 “五点钟”“8点”指时刻;“10分钟”“半个小时”指时间.它们的含义不同.
2.如图5所示,在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”;然后指出哪些表示时刻,哪些表示时间?
图5
答案
“第3 s初”“第3 s末”表示时刻,
“第3 s内”“前3 s内”表示时间.
知识深化 时刻与时间的比较
以下关于时间和时刻的说法中正确的是( )
A.列车员说“火车8点42分到站”指的是时间
B.轮船船务员说“本班轮船离港时间为17点25分”指的是时间
C.“前3秒”“最后3秒”“第3秒内”指的都是时间
D.“第1秒末”“最后1秒内”指的都是时刻
答案 C
解析 列车员说“火车8点42分到站”指的是时刻,A错;轮船船务员说“本班轮船离港时间为17点25分”指的是时刻,B错;“前3秒”“最后3秒”“第3秒内”指的都是时间,C对;“第1秒末”指的是时刻,“最后1秒内”指的是时间,D错.
判断时刻与时间的两种方法
1.根据上下文判断:分析题干,根据题意去体会和判断.时刻对应的是某一状态,时间对应的是某一过程.
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.
考点一 质点
1.(2021·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.(多选)如图1所示为正在航拍的四旋翼无人机.下列操作过程中不能将无人机看成质点的是( )
图1
A.调节无人机旋翼的转速
B.调整无人机在空中的姿态
C.观察无人机在空中的位置
D.调整无人机上摄像机镜头的方向
答案 ABD
解析 调节无人机旋翼的转速时,无人机旋翼的大小和形状不能忽略不计,无人机不能看成质点;调整无人机在空中的姿态,无人机各部分运动不同,不可以将无人机看成质点;观察无人机在空中的位置,无人机的大小和形状可以忽略,可以看成质点;调整无人机上摄像机镜头的方向时,无人机的大小和形状不能忽略,不能看成质点.故选A、B、D.
3.观察图2中四幅图,对图中的各运动物体的描述正确的是( )
图2
A.图①中研究投出的篮球的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的速度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和地球绕太阳公转的速度时,篮球和地球的大小、形状可以忽略,可以将其看成质点;观众在欣赏体操表演和研究子弹射穿苹果的时间时,运动员和子弹的大小、形状不能忽略,不能将其看成质点.综上所述,B正确.
4.(多选)如图3,“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( )
图3
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
5.(多选)(2021·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4所示.下列关于运动情况的说法正确的有( )
图4
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,飞机之间的相对位置不变,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.
6.下列有关运动的描述中,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”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”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”为参考系的
答案 C
解析 A项以静止的地面为参考系;B项以观众为参考系;C项是以万重山为参考系;D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系;故C正确.
7.(多选)2018年4月,中国人民解放军在南海海域举行海上大阅兵,共有48艘战舰接受检阅.图5甲是正在接受检阅的一字排列的舰队,图乙是正在接受检阅的“辽宁舰”上歼-15战机的起飞表演.下列说法正确的是( )
图5
A.若以大海为参考系,图甲中各艘舰艇是运动的
B.若以一字排列的舰队为参考系,图甲中各艘舰艇是运动的
C.若以“辽宁舰”为参考系,图乙中正在起飞的歼-15战机是运动的
D.若以“辽宁舰”为参考系,图乙中准备起飞的歼-15战机是运动的
答案 AC
解析 若以大海为参考系,题图甲中各艘舰艇是运动的,若以一字排列的舰队为参考系,题图甲中各艘舰艇是静止的,故A正确,B错误;若以“辽宁舰”为参考系,题图乙中正在起飞的歼-15战机是运动的,准备起飞的歼-15战机是静止的,故C正确,D错误.
8.(2021·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.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( )
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,该游客认为自己静止不动
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,相对于山靠近的过程中,该游客看到自己向山运动,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.
考点三 时间与时刻
9.以下的计时数据指时间的是( )
A.中央电视台《新闻联播》节目19时开播
B.在田径运动会上,李明在100米决赛中以12.38秒的成绩获得冠军
C.2020年11月24日4时30分,嫦娥五号发射成功
D.2020年11月28日8时30分,“奋斗者”号载人潜水器成功坐底10 909米深海后顺利返航
答案 B
10.(多选)根据如图6所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间的叙述正确的是( )
图6
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间,称为第n s内
答案 CD
解析 t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,故A错误;0~t2表示时间,称为前2 s内或最初2 s内,第2 s内表示1 s末到2 s末这1 s的时间,故B错误;t2~t3表示时间,称为第3 s内,故C正确;tn-1~tn表示时间,称为第n s内,故D正确.
11.(2020·浙江省高一月考)如图7所示,为有力支援武汉“抗疫”,空军在2020年2月2日凌晨出动8架大型运输机,分别从沈阳、兰州、广州、南京起飞,向武汉紧急空运795名军队支援湖北医疗队队员和58吨物资,上午9时30分全部抵达武汉天河机场.对以上描述下列说法正确的是( )
图7
A.计算运输机飞行时间时,运输机不能看成质点
B.在分析运输机着落动作时,运输机可以看成质点
C.“上午9时30分”指的是最后一架运输机的飞行时间
D.“上午9时30分”指的是最后一架运输机抵达武汉的时刻
答案 D
解析 计算运输机飞行时间时,与运输机的大小和形状无关,所以可以将运输机看成质点,所以A错误;在分析运输机着落动作时,不能忽略运输机的大小和形状,所以运输机不能看成质点,所以B错误;“上午9时30分”指的是最后一架运输机抵达武汉的时刻,所以D正确,C错误.
12.火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节.在某次运动会火炬传递中,观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图8所示.关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况,下列说法中正确的是( )
图8
A.甲、乙两火炬手一定都在向右运动
B.甲、乙两火炬手一定都在向左运动
C.甲火炬手一定向右运动,乙火炬手一定向左运动
D.甲火炬手可能静止,乙火炬手一定向左运动
答案 D
解析 根据旗帜的飘动情况可知风向左吹.甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘,所以甲火炬手可能相对于旗杆静止,也可能向右运动,还可能向左运动但运动速度比风速小;乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘,表明乙火炬手一定相对于旗杆向左运动,且运动速度比风速大,选项D正确.
13.钓鱼岛群岛自古以来就是中国领土,其附近海域是渔民祖祖辈辈传统的谋生渔场.每年休渔结束,我国都会派出海监编队到钓鱼岛海域护渔.如图9所示,是中国海监46船(甲)和中国海监49船(乙)在钓鱼岛领海内开展的某次例行维权巡航.甲、乙两船并排行驶,甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动,乙船上的船员发现甲船没有动.如果以钓鱼岛为参考系,上述事实说明( )
图9
A.甲船向西运动,乙船不动
B.乙船向西运动,甲船不动
C.甲船向西运动,乙船向东运动
D.甲、乙两船以相等的速度都向西运动
答案 D
解析 甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动,以钓鱼岛为参考系,甲船向西运动;乙船上的船员发现甲船没有动,则甲、乙两船的速度、行驶的方向应该是一样的,即甲、乙两船以相等的速度都向西运动,D正确.
14.(多选)(2020·酒泉市玉门一中月考)如图10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10
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 时刻
时间
在时间轴上的表示
用点表示
用线段表示
描述关键词
“初”“末”“时”,如“第1 s末”“第2 s初”“3 s时”
“内”,如“第2 s内”“前3 s内”
联系
两个时刻之间为一段时间,时间能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比一张照片
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