高中物理人教版 (2019)必修 第一冊(cè)1 質(zhì)點(diǎn) 參考系優(yōu)秀學(xué)案

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目標(biāo)導(dǎo)航


知識(shí)精講

知識(shí)點(diǎn)01 質(zhì)點(diǎn)
1.質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型.
2.把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的形狀和大小對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì).
【即學(xué)即練1】做下列運(yùn)動(dòng)的物體，能當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理的是( )
A.研究跆拳道比賽中運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作時(shí)
B.研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)時(shí)
C.研究被運(yùn)動(dòng)員踢出的足球的旋轉(zhuǎn)時(shí)
D.研究從上海到北京運(yùn)動(dòng)的火車(chē)的路徑時(shí)
答案 D
解析 在研究跆拳道比賽中運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的大小和形狀不能忽略，不能把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理，A錯(cuò)誤；研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片的形狀不能忽略，B錯(cuò)誤；研究足球的旋轉(zhuǎn)時(shí)，足球的大小和形狀不能忽略，C錯(cuò)誤；研究從上海到北京運(yùn)動(dòng)的火車(chē)的路徑時(shí)，其大小和形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì)，可當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理，D正確.
知識(shí)點(diǎn)02 參考系
在描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來(lái)作為參考的物體，通常以地面為參考系.
【即學(xué)即練2】如圖是體育攝影中“追拍法”的成功之作，攝影師眼中清晰的滑板運(yùn)動(dòng)員是靜止的，而模糊的背景是運(yùn)動(dòng)的，攝影師用自己的方式表達(dá)了運(yùn)動(dòng)的美.請(qǐng)問(wèn)攝影師選擇的參考系是( )
A.大地 B.太陽(yáng)
C.滑板運(yùn)動(dòng)員 D.靜止的人
答案 C
解析 “追拍法”是跟蹤運(yùn)動(dòng)的物體，將運(yùn)動(dòng)的物體看成靜止的，題圖圖片是運(yùn)動(dòng)的滑板運(yùn)動(dòng)員被攝影師當(dāng)成靜止的，而用鏡頭跟蹤，所以選擇的參考系是滑板運(yùn)動(dòng)員，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.
能力拓展

考法01 何時(shí)物體能當(dāng)質(zhì)點(diǎn)看待？
1．物體的大小和形狀對(duì)于研究的問(wèn)題是無(wú)關(guān)因素或者次要因素
2．關(guān)心動(dòng)作、轉(zhuǎn)動(dòng)的物體不能當(dāng)質(zhì)點(diǎn)看待
3．決定物體能否看成質(zhì)點(diǎn)的條件不是物體的體積或質(zhì)量的大小，而是物體的形狀和大小對(duì)研究問(wèn)題的結(jié)果影響是否可以忽略。
4．質(zhì)點(diǎn)不同于幾何“點(diǎn)”，質(zhì)點(diǎn)有質(zhì)量，而幾何中的“點(diǎn)”僅僅表示空間中的某一位置。

【典例1】以下比賽項(xiàng)目中，可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)的是( )
【答案】 C
考法02 判定誰(shuí)是參考系？
1、無(wú)說(shuō)明，以地面為參考系；就感覺(jué)而言，誰(shuí)觀(guān)察，誰(shuí)就是參考系。
2、在同一個(gè)問(wèn)題中，若要研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)，則必須選取同一個(gè)參考系。
【典例2】在一個(gè)無(wú)風(fēng)的天氣里，當(dāng)你騎車(chē)快速前行時(shí)，會(huì)感到風(fēng)迎面吹來(lái)，這時(shí)你所確定的風(fēng)向(空氣流動(dòng)方向)是( )
A．選擇了空氣作為參考系
B．選擇了你自己作為參考系
C．選擇路邊的樹(shù)木作為參考系
D．沒(méi)有選擇任何物體作為參考系
【答案】B
【解析】相對(duì)地面自己是運(yùn)動(dòng)的，選自己為參考系時(shí)，風(fēng)是迎面吹來(lái)的。

分層提分

題組A 基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
1、在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí)，可以把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，即質(zhì)點(diǎn)。物理學(xué)中，把這種在實(shí)際原型的基礎(chǔ)上，突出問(wèn)題的主要方面，忽略次要因素，經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象而建立起來(lái)的客體稱(chēng)為 （ ）
A．科學(xué)假說(shuō)B．等效替代C．理想模型D．控制變量
【答案】C
【解析】所謂科學(xué)假說(shuō)，是指認(rèn)識(shí)主體在已知的有限的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)原理的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用科學(xué)思維方法，對(duì)未知自然現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律所做出的推測(cè)性的解釋和說(shuō)明，是自然科學(xué)理論思維的一種重要形式，所以 A 錯(cuò)誤；等效替代法是科學(xué)研究中常用的方法之一，是在保證某種效果（特性和關(guān)系）相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問(wèn)題和物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問(wèn)題和物理過(guò)程來(lái)研究和處理的方法，物理學(xué)中有許多運(yùn)用這種方法的實(shí)例，如在電路中以一個(gè)電阻來(lái)等效代替多個(gè)電阻，以便于分析電路，在研究二力合成的問(wèn)題上，將兩個(gè)力與等效的一個(gè)力作對(duì)比，所以 B 錯(cuò)誤；突出主要因素，忽略次要因素，將實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化為物理模型，是研究物理學(xué)問(wèn)題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法，質(zhì)點(diǎn)就是利用這種思維方法建立的一個(gè)理想化物理模型，所以 C 正確；物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問(wèn)題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題，而只改變其中的某一個(gè)因素，從而研究這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法，它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中，所以 D 錯(cuò)誤。
2．在“金星凌日”的精彩天象中，觀(guān)察到太陽(yáng)表面上有顆小黑點(diǎn)緩慢走過(guò)，持續(xù)時(shí)間達(dá)六個(gè)半小時(shí)，那便是金星，如圖所示.下列說(shuō)法正確的是( )
A.地球在金星與太陽(yáng)之間
B.觀(guān)測(cè)“金星凌日”時(shí)可將太陽(yáng)看成質(zhì)點(diǎn)
C.以金星為參考系，太陽(yáng)是靜止的
D.以太陽(yáng)為參考系，可以認(rèn)為金星是運(yùn)動(dòng)的
答案 D
解析 金星通過(guò)太陽(yáng)和地球之間時(shí)，我們才能看到金星沒(méi)有被太陽(yáng)照亮的一面呈黑色，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)橛^(guān)測(cè)“金星凌日”時(shí)太陽(yáng)的大小對(duì)所研究的問(wèn)題起著至關(guān)重要的作用，所以不能將太陽(yáng)看成質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；以金星為參考系，太陽(yáng)是運(yùn)動(dòng)的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金星相對(duì)于太陽(yáng)的空間位置發(fā)生了變化，所以以太陽(yáng)為參考系，金星是運(yùn)動(dòng)的，選項(xiàng)D正確.
3.(多選)下列對(duì)參考系的理解中正確的是( )
A.“一江春水向東流”是江水相對(duì)于河岸為參考系
B.“地球的公轉(zhuǎn)”是以太陽(yáng)為參考系
C.“鐘表的時(shí)針在轉(zhuǎn)動(dòng)”是以分針為參考系
D.“太陽(yáng)東升西落”是以地球?yàn)閰⒖枷?br>答案 ABD
4.2015年9月3日，在紀(jì)念抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年的閱兵式上，空中加油機(jī)編隊(duì)米秒不差通過(guò)天安門(mén)廣場(chǎng)上空，圖為殲—10戰(zhàn)斗機(jī)在空中加油的情景，以下列哪個(gè)物體為參考系，可以認(rèn)為加油機(jī)是運(yùn)動(dòng)的( )
A.殲—10戰(zhàn)斗機(jī)B.天安門(mén)
C.加油機(jī)中的飛行員D.殲—10戰(zhàn)斗機(jī)中的飛行員
答案 B
5．釣魚(yú)島群島自古以來(lái)就是中國(guó)領(lǐng)土，其附近海域是漁民祖祖輩輩傳統(tǒng)的謀生漁場(chǎng)。如圖，中國(guó)海監(jiān)46船(甲)和中國(guó)海監(jiān)49船(乙)，在釣魚(yú)島領(lǐng)海內(nèi)開(kāi)展例行維權(quán)巡航。甲、乙兩船并排行駛，甲船上的船員看見(jiàn)釣魚(yú)島向東移，乙船內(nèi)的船員發(fā)現(xiàn)甲船沒(méi)有動(dòng)。如果以釣魚(yú)島為參照物，上述事實(shí)說(shuō)明( )
A．甲船向西運(yùn)動(dòng)，乙船不動(dòng)
B．乙船向西運(yùn)動(dòng)，甲船不動(dòng)
C．甲船向西運(yùn)動(dòng)，乙船向東運(yùn)動(dòng)
D．甲、乙兩船以相等的速度都向西運(yùn)動(dòng)
解析：選D 甲船上的船員看見(jiàn)釣魚(yú)島向東移，以釣魚(yú)島為參照物，甲船向西運(yùn)動(dòng)，乙船內(nèi)的船員發(fā)現(xiàn)甲船沒(méi)有動(dòng)。甲、乙兩船的速度大小、行駛的方向應(yīng)該是一樣的，即甲、乙兩船以相等的速度都向西運(yùn)動(dòng)。故D正確。
6、判定正誤：
(1)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型，實(shí)際并不存在。(√)
(2)體積很大的物體，不能視為質(zhì)點(diǎn)。(×)
(3)參考系必須是靜止不動(dòng)的物體。(×)
題組B 能力提升練
1.下列關(guān)于女排比賽中的研究對(duì)象，可以視為質(zhì)點(diǎn)的是( )
A．研究女排比賽中選手扣球的動(dòng)作時(shí)
B．確定運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)上的位置時(shí)
C．研究運(yùn)動(dòng)員比賽中發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球時(shí)
D．確定落在邊線(xiàn)處排球是否為界內(nèi)時(shí)
解析：選B 研究女排比賽中選手扣球動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的形狀對(duì)研究結(jié)果有較大影響，因此運(yùn)動(dòng)員不可視為質(zhì)點(diǎn)，但研究運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)上的位置時(shí)可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)，A錯(cuò)誤，B正確；在研究發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球和排球落點(diǎn)是否在邊線(xiàn)界內(nèi)時(shí)球的大小對(duì)研究結(jié)果的影響不可忽略，因此，不能視為質(zhì)點(diǎn)，C、D均錯(cuò)誤。
2、下列物體能夠看成質(zhì)點(diǎn)的是________。
(1)體積很小的原子核
(2)繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的地球
(3)用GPS確定在大海中位置的航空母艦
(4)正在表演娛樂(lè)節(jié)目的海獅
(5)研究直升機(jī)上正在轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳
(6)研究上坡時(shí)有無(wú)翻倒可能的三輪車(chē)
(7)研究落地時(shí)正面朝上還是朝下的硬幣
(8)計(jì)算由北京開(kāi)往上海的火車(chē)通過(guò)某一路標(biāo)的時(shí)間
答案：(2)(3)
3．下列說(shuō)法正確的是
A．質(zhì)點(diǎn)一定是體積很小、質(zhì)量很小的物體
B．地球雖大，且有自轉(zhuǎn)，但有時(shí)仍可將地球看作質(zhì)點(diǎn)
C．研究自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)檐?chē)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)，所以無(wú)論什么情況下，自行車(chē)都不能看成質(zhì)點(diǎn)
D．當(dāng)研究一列火車(chē)全部通過(guò)橋所需的時(shí)間，因?yàn)榛疖?chē)上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，所以可以把火車(chē)視為質(zhì)點(diǎn)
答案：B
【解析】A、質(zhì)點(diǎn)不一定是體積很小、質(zhì)量很小的物體，在研究地球公轉(zhuǎn)的時(shí)候可以將地球看成質(zhì)點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；C、研究自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，如研究其運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)研究一列火車(chē)全部通過(guò)橋所需的時(shí)間，火車(chē)的長(zhǎng)度對(duì)時(shí)間有影響，不可以看作質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。
4.公路上向左勻速行駛的小車(chē)如圖甲所示。經(jīng)過(guò)一棵果樹(shù)附近時(shí),恰有一顆果子從樹(shù)上落下。靜止在地面上的觀(guān)察者看到果子的運(yùn)動(dòng)軌跡是乙圖中的 ,車(chē)中人以車(chē)為參考系觀(guān)察到果子的運(yùn)動(dòng)軌跡是乙圖中的 。(不計(jì)阻力)
答案 C B
5．現(xiàn)有A、B兩輛汽車(chē)在一條東西方向的直路上向東行駛，若以地面為參考系，A車(chē)速度為6 m/s，B車(chē)速度為10 m/s。試分析回答：
(1)若以A車(chē)為參考系，B車(chē)的速度為多大？方向如何？
(2)若以B車(chē)為參考系，A車(chē)的速度為多大？方向如何？
(3)若以A車(chē)或B車(chē)為參考系，地面的運(yùn)動(dòng)情況如何？
答案：(1)4 m/s 向東 (2)4 m/s 向西 (3)以A車(chē)為參考系6 m/s，向西 以B車(chē)為參考系10 m/s，向西
解析：(1)若以A車(chē)為參考系，B車(chē)的速度大小為10 m/s－6 m/s＝4 m/s，方向向東。
(2)若以B車(chē)為參考系，A車(chē)的速度大小為10 m/s－6 m/s＝4 m/s，方向向西。
(3)若以A車(chē)為參考系，地面向西運(yùn)動(dòng)，速度大小為6 m/s。
若以B車(chē)為參考系，地面向西運(yùn)動(dòng)，速度大小為10 m/s。
題組C 培優(yōu)拔尖練
1（多選）．如圖所示，甲、乙、丙3人乘不同的熱氣球，甲看到樓房勻速上升，乙看到甲勻速上升，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，那么，從地面上看甲、乙、丙的運(yùn)動(dòng)可能是( )
A．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙停在空中
B．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙勻速上升
C．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙勻速下降且v丙>v甲
D．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙勻速下降且v丙v甲，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，丙可能停在空中，也可能勻速上升，故A、B正確；甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，丙可能勻速下降，且v丙