高中物理1 参考系 时间 质点学案设计

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[学习目标] 1.理解参考系的概念，知道物体运动具有相对性.2.知道时间和时刻的区别，会在时间轴上表示时间和时刻.3.理解什么是质点，知道质点是一种理想化的物理模型.4.能说出把物体看作质点的条件．
一、参考系
1．参考系：在研究物体的运动时，选作参照的物体叫作参照物，它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统，叫作参考系．
2．参考系的选择原则上是任意(填“任意”或“唯一”)的，只是选择不同的参考系，物体的运动情况可能会有所不同(填“可能会有所不同”或“一定相同”)．
3．凡没有特别说明的，都默认是以地面为参考系．
二、时间和时刻
1．时刻：指某一瞬间，用时间轴上的点表示．
2．时间(时间间隔)：指某两个时刻之间的时间间隔，用时间轴上的一段长度表示，即Δt＝t2－t1.
三、质点
1．机械运动
(1)定义：物体的空间位置随时间变化的过程．
(2)分类
①平动：物体上各点的运动情况相同(填“相同”或“不相同”)．
②转动：物体上各点的运动情况不相同(填“相同”或“不相同”)．
2．质点
(1)定义：把物体简化、抽象为一个具有质量的点．
(2)一个物体能否看作质点，取决于所研究的问题，而不是单纯看物体实际体积的大小．
(3)理想模型：保留主要因素而忽略次要因素的思维方法通常称为理想化方法，而这种从实际物体中抽象出来的、被理想化了的研究对象称为理想模型．
1．判断下列说法的正误．
(1)只有体积很小的物体才可以看作质点，体积较大的物体不能看作质点．(×)
(2)质点是一个理想模型，实际上也是存在的．(×)
(3)参考系可任意选取，对同一运动，选择不同的参考系观察的结果一定相同．(×)
(4)上午第一节课8点10分上课，每节课40分钟，其中8点10分和40分钟均是时刻(×)
2．《敦煌曲子词集》中有这样的词句：“满眼风波多闪烁，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、参考系
导学探究 请阅读下面的漫画(如图1)和材料，回答问题：
图1
有人说我，快如闪电，疾如风！有人说我，纹丝不动，坐如钟！“我”是静是动？
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．
(2020·荆门市龙泉中学高一上期中)如图2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，两条船的运动状态可能是( )
图2
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，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．
针对训练1 (2021·汉阳一中月考)在电视连续剧《西游记》中，常常有孙悟空腾云驾雾的镜头，这通常是采用“背景拍摄法”，让孙悟空站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云；摄影师把人物动作和飘动的白云等一起摄入镜头，放映时，观众就感觉到孙悟空在腾云驾雾．这时，观众所选的参考系是( )
A．孙悟空 B．平台
C．急速飘动的白云 D．蓝天
答案 C
解析 孙悟空站在平台上，在他的背后有急速飘动的白云，就感觉到孙悟空在腾云驾雾，可知观众所选的参考系是急速飘动的白云，认为白云静止不动，孙悟空在飞速前进，故选C.
二、时间和时刻
导学探究 如图3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3
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
下列关于时刻和时间的说法正确的是( )
A．第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间
B．“新闻联播在北京时间19∶00开始播出”，其中19∶00指的是时间
C．物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m)，其中第3 s末指的是时刻
D．物体第3 s内运动了4 m，其中第3 s内指的是时刻
答案 C
解析 第4 s末与第5 s初在时间轴上是同一个点，是指同一时刻，故A错误；“新闻联播在北京时间19∶00开始播出”，这里的19∶00指的是时刻，故B错误；第3 s末，指的是时刻，故C正确；第3 s内，指1 s的时间长度，是时间，故D错误.
三、质点
导学探究 研究一列火车从北京开往上海所用的时间时能否把火车看作质点？
若研究列车通过一条隧道需要用的时间能否把列车看作质点？
答案 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、形状对研究结果没有影响或影响可以忽略时．
(2)平动的物体．
(3)当所研究物体的运动涉及的空间远大于物体的尺寸时．
注意 物体能否被看成质点，与物体本身的形状、大小和质量大小无关．
观察图4所示四幅图，对图中各运动物体的描述正确的是( )
图4
A．图①中研究投出的篮球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以及地球绕太阳公转时，篮球和地球的大小、形状可以忽略，可以将它们看成质点；观众在欣赏体操表演以及研究子弹射穿苹果的时间时，运动员和子弹的大小、形状不能被忽略，不能将它们看成质点，综上所述应选B.
物理学研究方法——建立理想化物理模型
1．“理想模型”是为了使研究的问题得以简化或方便研究而进行的一种科学抽象，实际上并不存在．
2．在“理想模型”的抽象过程中，应以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素，从而建立理想化物理模型．
针对训练2 下列关于物体是否可以看成质点的说法，正确的是( )
A．研究蜜蜂飞行过程中翅膀的振动特点时，蜜蜂可以看成质点
B．研究直升机飞行时其螺旋桨的转动情况时，直升机可以看成质点
C．观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，可以把航空母舰看成质点
D．在作战地图上确定航空母舰的准确位置时，可以把航空母舰看成质点
答案 D
解析 研究蜜蜂飞行过程中翅膀的振动特点时，不能忽略其大小和形状，故不能将其看成质点，选项A错误；研究直升机飞行时其螺旋桨的转动情况时，直升机的大小和形状不能忽略，故不能将其看成质点，选项B错误；观察航空母舰上的舰载飞机起飞时，航空母舰的大小和形状不能忽略，故不能将其看成质点，选项C错误；在作战地图上确定航空母舰的准确位置时，航空母舰的大小和形状可以忽略不计，故可以把航空母舰看成质点，选项D正确．
1.(参考系)如图5所示，飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后，引发了对跳伞飞行员运动状况的争论，下列说法正确的是( )
图5
A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的
C．研究物体的运动时不一定要选择参考系
D．参考系只能是相对于地面静止的物体
答案 B
解析 甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的，A错，B对；研究物体的运动时一定要选择参考系，C错；参考系的选择具有任意性，D错．
2．(时间和时刻)(2020·济南市历城二中高一上学期监测)下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是( )
A．用“做一天和尚，撞一天钟”表示做事得过且过，“一天”指时间
B．用“三分钟热度”形容做事没有持久性，“三分钟”指时刻
C．用“冰冻三尺非一日之寒”形容做事情不能一蹴而就，“一日”指时刻
D．用“宁停三分，不抢一秒”进行交通安全教育，“三分”和“一秒”均指时刻
答案 A
解析 时间在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点．“一天”表示一个过程，所以是时间，A正确；“三分钟”表示持续的过程，为时间，B错误；“一日”表示寒冷持续的过程，为时间，C错误；“三分”对应一个过程，“一秒”对应一个过程，均为时间，D错误．
3．(质点)(2021·山西大学附中月考)下列说法正确的是( )
A．由于“山东号”航母“高大威武”，故任何情况下都不能看成质点
B．战斗机飞行员可以把正在甲板上做手势指挥的调度员看成是一个质点
C．在战斗机飞行训练中，研究战斗机的空中翻滚动作时，战斗机可以看成质点
D．研究“山东号”航母在大海中的运动轨迹时，航母可以看成质点
答案 D
4．(质点)(多选)如图6所示，为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽．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正确的是( )
图6
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
答案 BD
解析 在研究子弹的旋转对子弹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，选项A错误；研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时，其大小和形状可以忽略，可以把子弹看作质点，选项B正确；能否将子弹看作质点，取决于所研究的问题，只要其大小与形状对所研究问题的影响可以忽略，就可以看作质点，选项C错误，D正确．
考点一 参考系
1．(2020·上海市七宝中学期中)小刚同学在一次蹦极运动后说：“在下落的那段时间里，我感觉大地扑面而来．”这里的“扑面而来”所选的参考系是( )
A．远处的山 B．大地
C．小刚自己 D．太阳
答案 C
解析 小刚向地面俯冲，看到大地“扑面而来”，所以描述大地的运动状态是以小刚自己为参考系的，故C正确．
2．(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1所示．下列关于运动情况的说法正确的有( )
图1
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，飞机之间的位置相对不变，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．
3.Tmahawk四轮摩托跑车的时速可超过300 km/h，摄影师利用“追拍”摄影法拍摄Tmahawk四轮摩托跑车飞驰的照片，如图2所示，使画面达到动中求静的效果．摄影师拍摄时选择的参考系是( )
图2
A．大地 B．树木
C．四轮摩托跑车 D．公路
答案 C
解析 “追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看成是静止的，运动的四轮摩托跑车被摄影师当成静止的，而用镜头跟踪，故摄影师拍摄时选择的参考系是四轮摩托跑车．选项C正确．
4.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，如图3所示．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( )
图3
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，相对山靠近的过程中，看到该游客自己向山运动，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．
考点二 时间和时刻
5．(2020·六安市霍邱二中高一期中)关于时间和时刻，下列说法正确的是( )
A．时刻表示时间极短，时间表示时间较长
B．作息时间表上的数字均表示时间
C．火车站大屏幕上显示的列车时刻表是时刻
D．1分钟只能分成60个时刻
答案 C
6．如图4所示的时间轴，下列关于时间和时刻的说法正确的是( )
图4
A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初
B．t3表示时间，称为第3 s内
C．t0～t2表示时间，称为最初2 s内或第2 s内
D．tn－1～tn表示时间，称为第(n－1) s内
答案 A
考点三 质点
7．下列关于质点的说法正确的是( )
A．质点是一个理想模型，实际上并不存在，引入这个概念没有多大意义
B．研究地球绕太阳公转时，地球不能看成质点
C．凡轻小的物体，皆可看成质点
D．如果物体的形状和大小对所研究的问题没有影响时，则可把物体看成质点
答案 D
8．(2021·泉州市泉港区第一中学高一月考)在下述问题中，能够把研究对象看作质点的是( )
A．研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作
B．用GPS确定“武汉”舰在大海中的位置
C．将一枚硬币用力上抛，猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
D．研究公共汽车通过某路标的时间
答案 B
9．(2021·泰安市宁阳一中月考)在以下几个奥运会比赛项目中，研究对象可视为质点的是( )
A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时
B．确定马拉松运动员在比赛中的位置时
C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时
D．乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时
答案 B
10．(多选)“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( )
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．
11．目前从郑州乘坐高铁到北京最快只需用时2小时25分钟，G588次列车10时17分从郑州东站发车，12时42分到达北京西站．关于该列车运动的描述，下列说法正确的是( )
A．“2小时25分钟”指的是时刻
B．“10时17分”指的是时间
C．研究列车通过某一电线杆所用时间时，可将列车看作质点
D．研究列车从郑州到北京所用时间时，可将列车看作质点
答案 D
解析 “2小时25分钟”指的是时间，故A错误；“10时17分”指的是时刻，故B错误；研究列车通过某一电线杆所用时间时，列车的形状和大小不可以忽略，不能将列车看作质点，故C错误；研究列车从郑州到北京所用时间时，列车的形状、大小对所用时间的影响可忽略不计，可以将列车看作质点，故D正确．
12．(2020·山东师范大学附属中学高一上测试)每天早上校园里都响起琅琅的读书声，同学们通过诵读经典，尽享经典之美，感受诗词之趣，从古人的智慧和情怀中汲取营养，涵养心灵．下列说法不正确的是( )
A．“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中的“青山相对出”选择的参考系是孤帆
B．“空手把锄头，步行骑水牛．人从桥上过，桥流水不流”中“桥流水不流”中的“桥流”选择的参考系是水
C．“一江春水向东流”是以水为参考系来描述水的运动的
D．“迢迢牵牛星，皎皎河汉女．纤纤擢素手，札札弄机杼”．牛郎星、织女星间的距离很远，在研究它们的相对运动时，可以将它们视为质点
答案 C
解析 A项中，研究对象是青山，以孤帆为参考系，青山和孤帆之间的相对位置发生了变化，则青山是运动的，故A正确；B项中，研究对象是桥，以水为参考系，桥的位置发生了变化，则桥是运动的，故B正确；C项中，研究对象是水，“一江春水向东流”是以河岸为参考系来描述水的运动的，故C错误；D项中，牛郎星、织女星间的距离很远，在研究它们的相对运动时，它们的大小和形状可以忽略，可以看作质点，故D正确．
13．(2020·北京四中期中)一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以相同的速度并列运动．如果这只蜜蜂的眼睛紧盯着汽车车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹应是下图中的( )
答案 A
解析 因蜜蜂相对于车是静止的，故它所看到的汽车车轮边缘上某一点的运动轨迹是A所示的圆，故A选项正确．
14.(多选)(2020·酒泉市玉门一中月考)如图5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5
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
15．(2020·重庆一中期中)太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象．但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象．要看到这一现象需满足的条件是( )
A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大
C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大
D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大
答案 C
解析 地球自西向东自转，我们以地球为参考系，看到太阳东升西落，即以地球为参考系，太阳绕着地球自东向西转．若飞机的速度比太阳自东向西转的速度大，则飞机上的人(以飞机为参考系)看到太阳相对于飞机自西向东运动，即看到太阳从西边升起．可知若要看到太阳从西边升起的效果，则需要飞机傍晚时以较大的速度自东向西飞，故C正确．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