
1.質(zhì)點(diǎn):任務(wù)驅(qū)動(dòng) 花樣滑冰是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一,許多花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員穿著冰鞋在冰上滑行的身姿令人難忘,研究運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作時(shí)可以把運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)嗎?提示:不可以。
(1)定義:把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有_____的物質(zhì)點(diǎn)。(2)將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件:在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),當(dāng)物體的_____和_____對(duì)所研究問(wèn)題的影響可忽略不計(jì)時(shí),物體可視為質(zhì)點(diǎn)。(3)質(zhì)點(diǎn)是一種_______模型,實(shí)際并不存在。
2.參考系:任務(wù)驅(qū)動(dòng) “小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走。”后半句是以什么為參考系的?提示:是以竹排為參考系的。
(1)定義:在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),用來(lái)作_____的物體。(2)對(duì)參考系的理解。①描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),參考系可以_____選擇,但應(yīng)以觀測(cè)方便和描述運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單為原則,在研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),常選_____為參考系。②選擇不同的參考系來(lái)觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),其結(jié)果會(huì)有所不同,所以說(shuō)物體的運(yùn)動(dòng)具有_______。
主題一 質(zhì)點(diǎn)【科技情境】2020年1月7日晚上11時(shí)20分,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功將通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星五號(hào)發(fā)射升空。衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功,中國(guó)航天發(fā)射2020年迎來(lái)開(kāi)門(mén)紅。如圖所示,衛(wèi)星在茫茫太空中遨游,文學(xué)家、藝術(shù)家采用形象的手法,“凌云戲月游銀漢,轉(zhuǎn)瞬翔天過(guò)太空?!倍潭桃粌删湓?huà)就勾勒出衛(wèi)星的雄姿。
【問(wèn)題探究】(1)研究衛(wèi)星沿運(yùn)行軌道運(yùn)行時(shí),能否將衛(wèi)星視為質(zhì)點(diǎn)?提示:衛(wèi)星與其運(yùn)行軌道相比,其大小可以忽略,因此可以視為質(zhì)點(diǎn)(2)研究運(yùn)行中衛(wèi)星各部分的功能時(shí),能否將其視為質(zhì)點(diǎn)?提示:研究衛(wèi)星各部分的功能時(shí),就是研究不同部分的區(qū)別,不能視為質(zhì)點(diǎn)
【問(wèn)題探究】(1)在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)和地球自轉(zhuǎn)時(shí),能否將地球看作質(zhì)點(diǎn)?提示:研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí),地球的形狀和大小屬于次要因素,地球可以看作質(zhì)點(diǎn)。研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),地球的形狀不可忽略,不能將地球看作質(zhì)點(diǎn)。(2)是不是很大的物體一定不能看作質(zhì)點(diǎn)?而很小的物體一定可以看作質(zhì)點(diǎn)? 請(qǐng)舉例說(shuō)明。提示:不是。研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看作質(zhì)點(diǎn),而研究乒乓球的發(fā)球(如旋轉(zhuǎn)問(wèn)題)時(shí)不能把乒乓球看作質(zhì)點(diǎn)。
【結(jié)論生成】1.將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件:(1)物體的大小、形狀對(duì)所研究的問(wèn)題無(wú)影響或可以忽略不計(jì)的情況下,物體可看成質(zhì)點(diǎn)。(2)只研究物體的平動(dòng)時(shí),或物體雖轉(zhuǎn)動(dòng)但不研究轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)的各個(gè)部分時(shí),可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。2.質(zhì)點(diǎn)與幾何點(diǎn)的異同:質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型,質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有體積,沒(méi)有大小,也不是幾何上的“點(diǎn)”,是一個(gè)與物體質(zhì)量相等的,不占空間的抽象模型。
3.質(zhì)點(diǎn)與物體的大小無(wú)關(guān):(1)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)取決于所研究問(wèn)題是否與物體的大小、形狀有關(guān)。(2)大的物體有時(shí)可以看成質(zhì)點(diǎn),如研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看成質(zhì)點(diǎn)。小的物體有時(shí)不可以看成質(zhì)點(diǎn),如研究原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí),原子不可以看成質(zhì)點(diǎn)。
【典例示范】 在對(duì)以下過(guò)程進(jìn)行研究時(shí),可將研究對(duì)象視為質(zhì)點(diǎn)的是( )
【解析】選D。研究紅旗L5禮賓車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),車(chē)輪的大小不能忽略,故不能看作質(zhì)點(diǎn),A錯(cuò)誤;研究殲-20飛機(jī)在空中的姿態(tài)變化時(shí),飛機(jī)的大小不能忽略,故不能看作質(zhì)點(diǎn),B錯(cuò)誤;研究水陸兩棲飛機(jī)離開(kāi)水面時(shí)的螺旋槳的旋轉(zhuǎn)時(shí),不能將螺旋槳看作質(zhì)點(diǎn),C錯(cuò)誤;研究“嫦娥四號(hào)”進(jìn)入月背著陸準(zhǔn)備軌道的速度時(shí),可以忽略其大小、形狀,D正確。
【規(guī)律方法】 質(zhì)點(diǎn)的基本屬性(1)只占有位置不占有空間,在物體的大小和形狀不起作用,或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計(jì)時(shí),我們近似地把該物體看作是一個(gè)具有質(zhì)量,大小和形狀可以忽略不計(jì)的理想物體,稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)。(2)具有物體的全部質(zhì)量,質(zhì)點(diǎn)就是有質(zhì)量但不存在體積與形狀的點(diǎn)。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.(多選)下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法正確的是( )A.只要是小的物體,就可以看作質(zhì)點(diǎn)B.當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或影響可以忽略時(shí),可用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體C.裁判判定跳水運(yùn)動(dòng)員的成績(jī),可以將其視為質(zhì)點(diǎn)D.研究足球的運(yùn)動(dòng)軌跡可將其視為質(zhì)點(diǎn)
【解析】選B、D。當(dāng)物體的形狀和大小對(duì)我們所研究的問(wèn)題影響不大或者可以忽略時(shí),物體可以看作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn),即質(zhì)點(diǎn),與物體的大小無(wú)關(guān),如地球比較大,但是研究地球的公轉(zhuǎn)時(shí)可以將地球看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn),A錯(cuò)誤,B正確;裁判判定跳水運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)時(shí)需要研究跳水運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作,所以不能看作質(zhì)點(diǎn),故C錯(cuò)誤;研究足球的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),足球的形狀和大小可以忽略,能看作質(zhì)點(diǎn),故D正確。
2.觀察如圖所示四幅圖,對(duì)圖中各運(yùn)動(dòng)物體的描述正確的是( )
A.圖①中研究投出的籃球運(yùn)動(dòng)路徑時(shí)不能將籃球看成質(zhì)點(diǎn)B.圖②中觀眾欣賞體操表演時(shí)不能將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)C.圖③中研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)不能將地球看成質(zhì)點(diǎn)D.圖④中研究子彈射穿蘋(píng)果的時(shí)間時(shí)可將子彈看成質(zhì)點(diǎn)
【解析】選B。在研究籃球的運(yùn)動(dòng)路徑和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí),籃球和地球的大小、形狀可以忽略,可以將其看成質(zhì)點(diǎn);觀眾在欣賞體操表演和研究子彈射穿蘋(píng)果的時(shí)間時(shí),運(yùn)動(dòng)員和子彈的大小、形狀均不能被忽略,不能將其看成質(zhì)點(diǎn),綜上所述應(yīng)選擇B。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.在研究下述運(yùn)動(dòng)時(shí)能把物體看作質(zhì)點(diǎn)的是( )A.研究空中跳水運(yùn)動(dòng)員的跳水動(dòng)作B.研究飛往火星的宇宙飛船的最佳運(yùn)行軌道C.研究地球自轉(zhuǎn)D.研究一列火車(chē)通過(guò)長(zhǎng)江大橋所需的時(shí)間
【解析】選B。研究跳水運(yùn)動(dòng)員在空中的跳水動(dòng)作時(shí),運(yùn)動(dòng)員的大小和形狀不能忽略,不能看作質(zhì)點(diǎn),否則就無(wú)法研究他在空中的動(dòng)作了,故A錯(cuò)誤;研究飛往火星的宇宙飛船的最佳運(yùn)行軌道時(shí),宇宙飛船的大小相對(duì)于運(yùn)動(dòng)的距離很小,故宇宙飛船可看作質(zhì)點(diǎn),故B正確;研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),因?yàn)榈孛嫔细鼽c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同,故不能看作質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;研究一列火車(chē)通過(guò)長(zhǎng)江大橋所需的時(shí)間,火車(chē)的長(zhǎng)度不能忽略,故此時(shí)火車(chē)不能看作質(zhì)點(diǎn),故D錯(cuò)誤。
2.關(guān)于質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是( )A.評(píng)委為體操運(yùn)動(dòng)員劉璇的“跳馬”動(dòng)作評(píng)分時(shí)可將劉璇看成質(zhì)點(diǎn)B.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型,但實(shí)際是存在的C.物理學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)”跟幾何學(xué)中的“點(diǎn)”沒(méi)有區(qū)別D.如果物體的大小和形狀在所研究的問(wèn)題中屬于無(wú)關(guān)的或次要的因素,就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)
【解析】選D。當(dāng)物體的形狀大小對(duì)我們所研究的問(wèn)題影響不大,或者可以忽略時(shí),物體可以看作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn),評(píng)委需要根據(jù)體操運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作情況打分,所以不能看作質(zhì)點(diǎn),A錯(cuò)誤,D正確;質(zhì)點(diǎn)是理想化的模型,現(xiàn)實(shí)中是不存在的,B錯(cuò)誤;幾何中的點(diǎn)沒(méi)有質(zhì)量,而質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn),C錯(cuò)誤。
主題二 參考系任務(wù)1 參考系的選取原則【生活情境】文博站在自家的窗戶(hù)旁,看到不遠(yuǎn)處一列高速行駛的(和諧號(hào))動(dòng)車(chē)飛馳而過(guò),驚嘆道:“真快呀!”子軒同學(xué)坐在此動(dòng)車(chē)?yán)镫S媽媽去旅游,他看到路旁樹(shù)林飛速向后掠過(guò),而回過(guò)頭來(lái)看車(chē)廂時(shí),卻發(fā)現(xiàn)車(chē)廂沒(méi)動(dòng)。
【問(wèn)題探究】(1)觀察同一列動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng),為什么會(huì)出現(xiàn)這兩種不同的現(xiàn)象呢?提示:這是因?yàn)檫x擇的參考系不同,文博同學(xué)是以房屋或地面為參考系,發(fā)現(xiàn)動(dòng)車(chē)位置在變化,所以文博同學(xué)認(rèn)為動(dòng)車(chē)在運(yùn)動(dòng);子軒同學(xué)是以自己或動(dòng)車(chē)為參考系,看到樹(shù)林向后運(yùn)動(dòng),而車(chē)廂沒(méi)有動(dòng)。(2)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)為什么必須選擇參考系?提示:因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)的!只有選定參考系后才能描述一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)、怎樣運(yùn)動(dòng)。
任務(wù)2 運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性【生活情境】在我國(guó)古典小說(shuō)《鏡花緣》中有這樣一句話(huà):“去歲一陣大風(fēng),把我院一口井忽然吹到籬笆外去。”
【問(wèn)題探究】為什么“井”會(huì)被“吹到籬笆外去”?
提示:運(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)的,一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的確定,關(guān)鍵取決于所選取的參考系,所選取的參考系不同,得到的結(jié)論也不一定相同;人之所以看到井會(huì)被吹到籬笆外去!說(shuō)明說(shuō)這句話(huà)的人是以籬笆為參考系的。如果以地面為參考系,井相對(duì)于地面的位置沒(méi)有發(fā)生變化,所以井是靜止的,而籬笆的位置相對(duì)地面發(fā)生了變化。
【結(jié)論生成】參考系的“四性” (1)標(biāo)準(zhǔn)性:不管物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止,一旦被選為參考系,物體就被看作是靜止的。(2)任意性:參考系的選取是任意的,以方便和使對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則,如不特別說(shuō)明一般以地面為參考系。(3)差異性:同一物體的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于不同的參考系一般是不同的。(4)同一性:比較多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一個(gè)物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選擇同一參考系。
【典例示范】如圖所示,新中國(guó)成立70周年閱兵式上,國(guó)產(chǎn)武裝直升機(jī)排列并保持“70”字樣編隊(duì)從天安門(mén)上空整齊飛過(guò)。甲、乙分別是編隊(duì)中的兩架直升機(jī),則( )
A.以甲為參考系,乙是運(yùn)動(dòng)的B.以乙為參考系,甲是運(yùn)動(dòng)的C.以甲為參考系,坐在觀眾席上的觀眾都是靜止的D.以乙為參考系,“70”字樣編隊(duì)中所有直升機(jī)都是靜止的【解析】選D。為了保持“70”字樣,要求所有的直升機(jī)都要同速飛行,無(wú)論是選甲或乙為參考系,其他飛機(jī)都是相對(duì)靜止的。故A、B錯(cuò)誤,D正確。若以甲為參考系,則坐在觀眾席上的觀眾是運(yùn)動(dòng)的,故C錯(cuò)誤。
【規(guī)律方法】 參考系的選取原則(1)選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象和研究對(duì)象所在的系統(tǒng)來(lái)決定,研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),常選取地面或相對(duì)地面靜止的物體作為參考系。(2)參考系的選取可以是任意的,在實(shí)際問(wèn)題中,參考系的選取以研究問(wèn)題方便,對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為原則。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.描述某個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),總是相對(duì)一定的參考系,下列說(shuō)法中正確的是( )A.我們說(shuō)“日落西山”是以山為參考系的B.我們說(shuō)“地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)”是以地球?yàn)閰⒖枷档腃.坐在火車(chē)上的乘客看到鐵路旁的樹(shù)木、電線(xiàn)桿迎面向他飛奔而來(lái),乘客是以地面為參考系的D.參考系必須選取地面或相對(duì)于地面不動(dòng)的其他物體
【解析】選A。我們說(shuō)“日落西山”是以地球(或與地球相對(duì)靜止的地面上的物體)為參考系,A正確;我們說(shuō):地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn),是假定太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的物體,所以是以太陽(yáng)為參考系,B錯(cuò)誤;坐在火車(chē)上的乘客看到車(chē)外景物的運(yùn)動(dòng),是以自身或火車(chē)為參考系,而不是以地面為參考系,C錯(cuò)誤;參考系是任意的,D錯(cuò)誤。
2.在電視連續(xù)劇《西游記》中,常常有孫悟空“騰云駕霧”的鏡頭,這通常是采用“背景拍攝法”:讓“孫悟空”站在平臺(tái)上,做著飛行的動(dòng)作,在他背后展現(xiàn)出藍(lán)天和急速飄動(dòng)的白云,同時(shí)加上煙霧效果,攝影師把人物動(dòng)作和飄動(dòng)的白云以及下面的煙霧等一起攝入鏡頭。放映時(shí),觀眾覺(jué)得“孫悟空”在“騰云駕霧”。這時(shí),觀眾所選的參考系是( )A.“孫悟空” B.平臺(tái)C.飄動(dòng)的白云D.煙霧
【解析】選C。觀眾看到的是“孫悟空”和白云之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),如果以“飄動(dòng)的白云”為參考系,就會(huì)感覺(jué)到“孫悟空”在“騰云駕霧”。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.(多選)甲、乙、丙三架觀光電梯,甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng),乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng),丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng);這三架電梯相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)情況可能是( )A.甲向上,乙向下,丙不動(dòng)B.甲向上,乙向上,丙不動(dòng)C.甲向上,乙向上,丙向下D.甲向上,乙向上,丙也向上,但比甲、乙都慢
【解析】選B、C、D。甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng),說(shuō)明甲 一定向上運(yùn)動(dòng);乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng),說(shuō)明乙也向上運(yùn)動(dòng),且其速度比甲快,A錯(cuò)誤;若丙不動(dòng),則會(huì)看到甲、乙都向上運(yùn)動(dòng),B正確;若丙向下,則也會(huì)看到甲、乙向上運(yùn)動(dòng),C正確;若丙也向上,速度比甲、乙都慢,則會(huì)看到甲、乙向上運(yùn)動(dòng),D正確。故選B、C、D。
2.“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”順利完成第一次自動(dòng)交會(huì)對(duì)接,在對(duì)接時(shí),兩者要保持一樣的運(yùn)動(dòng)速度,下列說(shuō)法正確的是( )A.組合體相對(duì)地球是靜止的B.“天舟一號(hào)”相對(duì)于“天宮二號(hào)”是運(yùn)動(dòng)的C.組合體相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的D.“天舟一號(hào)”相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的,“天宮二號(hào)”相對(duì)于地球是靜止的【解析】選C。以地球?yàn)閰⒖枷?“天舟一號(hào)”和“天宮二號(hào)”對(duì)接時(shí),兩者在圍繞地球高速運(yùn)動(dòng),A、D錯(cuò)誤,C正確;在“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”對(duì)接時(shí),兩者要保持一樣的運(yùn)動(dòng)速度,兩者相對(duì)靜止,B錯(cuò)誤。
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