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運動的描述 第1講 質點和參考系
課前預習（看教材填空）
一、物體和質點
1．物體——千差萬別的運動主體
比如：前進汽車的輪子，翱翔雄鷹的翅膀，滾動的足球……
2.質點的概念
定義：為了方便描述運動，忽略物體的大小和形狀，把物體簡化為有（ ）的點，這樣的點稱為質點．
3.物體可抽象為質點的條件：物體的大小和形狀對研究問題的影響可以（ ），物體可視為質點．
4.質點是一種“理想化模型”
質點就是一種“理想化模型”，它是對實際物體的一種科學抽象．所謂理想化模型是在研究物理問題時，突出問題的主要影響因素，忽略次要因素而建立的物理模型．理想化模型是一種科學抽象，實際上并不存在，但是它在一定程度和范圍內會對客觀存在的復雜事物做出近似反映，是一種重要的科學研究方法．
二、機械運動
1．定義：物體的空間位置隨（ ）的變化．
2．絕對運動與相對運動
(1)自然界的一切物體都處于永恒的運動中，即運動是絕對的．
(2)描述某一個物體的運動時，總是相對于其他（ ）而言的，這便是運動的相對性．
3.運動的分類標準
不同的標準可以把運動分成不同的類．
例如，我們可以根據物體各部分運動的特點，把運動分為“平動”和“轉動”；也可以根據物體運動的軌跡形狀把運動分為“直線運動”和“曲線運動”．
三、參考系
1．定義：在描述某個物體的運動時，要另外選定一個視為（ ）的“其他物體”作為參考，這個用來作為參考的“其他物體”稱為參考系.
2．參考系的選取原則
(1)參考系的選取是（ ），但在實際問題中，參考系的選取應以研究問題的方便、對運動的描述盡可能簡單為基本原則．
(2)研究地面上運動的物體，一般以（ ）為參考系．
3．參考系對觀察結果的影響：選擇不同參考系觀察同一個物體的運動，觀察結果會有所不同．
課堂講解
知識點一、物體看成質點的條件
1．物體能否看成質點是由我們研究的問題本身決定的．物體能否視為質點的判斷依據：把物體看成質點后對研究的問題是否造成影響．簡單地說，如果把物體看成質點后問題沒法進行研究，就不能看成質點；反之看成質點后讓研究問題變得方便簡單，就可以看成質點．
2．能否把物體看成質點，不是看物體的形狀和大小，而是看物體的形狀和大小對所研究問題的影響能否忽略．
(1)物體的大小、形狀對所研究問題的影響可忽略不計時，可將物體看作質點．
(2)平動的物體可以看作質點；轉動的物體，如果物體的轉動不是我們所要研究的主要問題時，也可以看作質點，轉動的物體在研究其轉動的規律時不能看作質點．
例1、以下情景中，帶下劃線的物體可看成質點的是(　　)
A．裁判員在跳水比賽中給跳水運動員評分
B．在國際大賽中，乒乓球運動員王浩準備接對手發出的旋轉球
C．研究“嫦娥一號”從地球到月球的飛行姿態
D．用GPS確定遠洋海輪在大海中的位置
變式1、填可以或不可以
1、一列火車從北京開到上海，研究火車的運行的時間，( )將火車看成質點;
2、火車過橋時，計算火車過橋的時間，（ ）將火車看成質點；
3、教練員針對訓練錄像糾正運動員的錯誤時，（ ）將運動員看成質點
4、分析運動員的助跑速度時，（ ）將其看成質點
5、研究地球繞太陽公轉一周所需的時間，（ ）將地球看成質點
6、研究地球的自轉運動，（ ）將地球看成質點
7、研究在平直公路上飛馳的汽車的速度，（ ）將汽車看成質點
8、研究一列火車通過某一路標所用的時間，( )將火車看成質點;
9、正在進行花樣溜冰的運動員，( )將花樣溜冰的運動員看成質點;
10、研究比賽時乒乓球的旋轉 ，( )將乒乓球看成質點;
11、旋轉的電扇的葉片 ，( )將電扇的葉片看成質點;
12、從北京開往廣州的一列火車 ，( )將火車看成質點;
13、研究繞地球運動時的航天飛機 ，( )將航天飛機 看成質點;
知識點二、參考系與相對運動
1、選擇不同的參考系觀察同一物體的運動，所得到的運動結論往往是不同的，所以要描述一個運動要先選定參考系．任何運動現象表述都是相對于參考系而言的，即運動是相對的．
2、參考系的選取原則
（1）研究地面上物體的運動時，常選取地面或相對于地面靜止的物體作為參考系
（2）參考系的選取是任意的，但在實際問題中，參考系的選取應以研究問題方便、對運動的描述盡可能簡單為基本原則
例2、(多選)甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運動；乙中乘客看甲在向下運動；丙中乘客看甲、乙都在向上運動．這三架電梯相對地面的可能運動情況是(　　)
A．甲向上、乙向下、丙不動　 B．甲向上、乙向上、丙不動
C．甲向上、乙向上、丙向下 D．甲向上、乙向上、丙向上
變式2、如圖所示，由于風，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的兩條船上的旗幟分別向右和向左飄，兩條船的運動狀態是(　　)
A．A船肯定是向左運動的　　 B．A船肯定是靜止的
C．B船肯定是向右運動的 D．B船可能是靜止的
課后鞏固
單項選擇題
1．在火車從北京到上海的運動過程中，下列說法正確的是(　 　)
A．火車車輪只做平動
B．火車車輪的平動不能用質點模型分析
C．計算火車從北京到上海的運動時間時，可將火車視為質點
D．計算火車經過一座橋的時間時，可將火車視為質點
2．下列關于運動的描述中，參考系的選取符合描述的是(　 　)
A．詩句“飛流直下三千尺”，是以飛流作為參考系的
B．“錢塘觀潮時，觀眾只覺得潮水撲面而來”，是以潮水作為參考系的
C．“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”，是以萬重山作為參考系的
D．升國旗時，觀察到國旗冉冉升起，觀察者是以國旗作為參考系的
3．在“金星凌日”的精彩天象中，觀察到太陽表面上有顆小黑點緩慢走過，持續時間達六個半小時，那便是金星，這種天文現象稱為“金星凌日”，如圖所示．下面說法正確的是(　　)
A．地球在金星與太陽之間
B．觀測“金星凌日”時可將太陽看成質點
C．以太陽為參考系，金星繞太陽一周位移不為零
D．以太陽為參考系，可以認為金星是運動的
4．平直公路上汽車甲中的乘客看見窗外樹木向東移動，恰好此時看見另一汽車乙從旁邊勻速向西行駛，此時公路上兩邊站立的人觀察到的結果是(　　)
A．甲車向東運動，乙車向西運動
B．乙車向西運動，甲車不動
C．甲車向西運動，乙車向東運動
D．兩車均向西運動，且乙車速度大于甲車速度
5.2019年布里斯托熱氣球節從8月8日開始，持續到8月11日．在一次觀光游覽中，甲、乙、丙三人各乘一個熱氣球，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，關于甲、乙、丙的運動情況說法正確的是(　　)
A．甲、乙勻速下降，v乙＜v甲，丙停在空中
B．甲、乙勻速下降，v乙＞v甲，丙勻速下降，且v丙＞v甲
C．甲、乙勻速下降，v乙＞v甲，丙勻速上升
D．以上說法均不對
二、多項選擇題
6．由中航工業沈陽飛機設計研究所設計的“利劍”無人作戰攻擊機，在西南某試飛中心成功完成首飛．下列可將“利劍”無人作戰攻擊機視為質點的是(　　)
A．研究人員測試“利劍”的飛行速度時
B．研究人員觀察“利劍”飛行姿勢、測各項技術參數時
C．研究人員確定“利劍”位置時
D．研究人員對“利劍”進行控制時
7．漢語成語中有一個“形影不離”的成語，意思是人的身體和影子分不開，形容關系密切，經常在一起．在晴天的早上，某同學在操場上沿直線跑步，下列說法正確的是(　 　)
A．以地面為參考系，影子是靜止的
B．以地面為參考系，影子是運動的
C．以人為參考系，影子是靜止的
D．以人為參考系，影子是運動的
8．觀察圖中炊煙和小旗，關于小車相對于房子的運動，下列說法中正確的是(　 　)
A．小車一定向右運動 B．小車可能靜止
C．小車可能向左運動 D．小車不可能向左運動
9．受新冠肺炎疫情的影響，第32屆奧運會將推遲至2021年在東京舉辦，下列有關運動項目的說法正確的是(　　)
A．籃球比賽中的籃球不能看作質點，羽毛球比賽中的羽毛球可以看作質點
B．賽車在水平賽道上通過路旁一根電線桿時，賽車可以看作質點
C．奧運會上，乒乓球運動員在打出弧圈球時不能把乒乓球看作質點
D．研究奧運會跳水運動員跳水動作時，不能將運動員看作質點
10．古代小說《鏡花緣》第79回中寶云問奶公家鄉有什么趣聞，奶公說：“前幾天刮了一陣大風，把咱家院內的一口水井吹到籬笆墻外去了．”則關于水井的運動狀態，下列說法中正確的是(　　)
A．以大地作為參照物，水井是運動的
B．以大地作為參照物，水井是靜止的
C．以籬笆墻作為參照物，水井是靜止的
D．以籬笆墻作為參照物，水井是運動的
三、非選擇題
11．2020全球新冠肺炎疫情暴發，日本未能幸免。國際奧委會根據當前嚴峻的疫情形式決定將第32屆夏季奧林匹克運動會推遲至2021年在日本東京舉行．火炬傳遞是運動會開幕前的重要活動．觀察圖中的旗幟和甲、乙兩火炬手所傳遞的火炬的火焰，則甲、乙兩火炬手相對于靜止旗桿的運動情況如何？
12．關于參考系的選取，以下四位同學發表了自己的看法，試分析其對錯．
甲：參考系必須選取靜止不動的物體．
乙：參考系必須是和地面聯系在一起的．
丙：地球才是最理想的參考系．
丁：只有選擇好了參考系，物體的運動情況才能確定．
四、難題挑戰
13、一只小船逆水勻速行駛，經過一座橋下時，從船上落下一木板到水中，船員半小時后才發現，立即調頭追趕，在橋下游5 km處追上．設小船相對于水的劃行速度始終不變，木板到水中速度立即與水速相同．水速大小不變．求：
(1)小船調頭后追上木板所用的時間；
(2)水流速度．
14、在勻速直線運動的火車上，一旅客不慎將公文包遺忘在衛生間里，經1 min旅客從衛生間返回自己的座位時發現公文包不在，立即返回衛生間找到包，設旅客相對火車的速度大小不變，問：他從發覺丟包到找到包所用的時間是多少？
本節課反饋（學生填寫建議并反饋本節課掌握情況）：
參考答案
課前預習
質量 忽略不計
時間 物體
靜止不動 任意 地面
課堂講解
例1、答案 D
解析 考慮問題時，需要考慮旋轉、自身姿態時，不能忽略其大小，從而知跳水運動員、旋轉球、“嫦娥一號”都不能看成質點．
變式1、答案 1、4、5、7、12、13 可以；2、3、6、8、9、10、11 填不可以
例2、答案 BCD
解析　電梯中的乘客觀看其他物體的運動情況時，是以自己所乘的電梯為參考系．甲中乘客看高樓向下運動，說明甲相對于地面一定在向上運動．乙中乘客看到甲向下運動，而甲是向上運動，說明乙向上運動且速度大于甲的速度．丙電梯無論是靜止還是在向下運動，或者以比甲、乙都慢的速度向上運動，丙中乘客都會感到甲、乙是在向上運動．故B、C、D正確．
變式2、答案 C
解析：對A船運動情況的研究：由題圖知A船與河岸上的旗幟均向右飄，則相對于風，A船、河岸都具有向左的運動速度，所以A船可能相對河岸靜止，也可能以任意速度向左運動，還有可能以相對比風速小的速度向右運動，A、B錯誤．B船運動情況可確定：B船中旗幟向左飄，表明B船只能向右運動，且速度大于風速，C對，D錯．
課后鞏固
答案 C
解析：車輪整體上隨車做平動，但車輪上各點又繞車軸轉動，若研究車輪隨車整體的平動時，可用質點模型分析，故A、B錯；由于火車本身的長度相對北京到上海的距離是很小的，可忽略不計，而相對一座橋其長度是不可忽略的，故C對，D錯．
答案 C
解析：選項A中的研究對象是“水”，流下三千尺，故是以地面為參考系，該選項錯誤；選項B中的研究對象是“潮水”，撲面而來，是以觀察者為參考系，該選項錯誤；選項C中的研究對象是“輕舟”，已過萬重山，是以萬重山為參考系，該選項正確；選項D中的研究對象是“國旗”，是以地面或旗桿為參考系，該選項錯誤．
答案 D
解析：金星通過太陽和地球之間時，我們才會看到金星沒有被太陽照亮的一面呈黑色，選項A錯誤；因為太陽的大小對所研究問題的影響起著至關重要的作用，所以觀測“金星凌日”時不能將太陽看成質點，選項B錯誤；金星繞太陽一周，起點與終點重合，位移為零，選項C錯誤；金星相對于太陽的空間位置發生了變化，所以以太陽為參考系，金星是運動的，選項D正確．
答案 D
解析：汽車甲中的乘客看見窗外樹木向東移動，說明汽車甲相對地面(樹木)向西運動；汽車甲中的乘客看見另一汽車乙從旁邊勻速向西行駛，說明汽車乙相對汽車甲向西運動，即汽車乙相對地面向西運動，且其速度大于汽車甲的速度．因此以地面為參考系，兩車均向西運動，且乙車速度大于甲車速度，選項D正確．
答案 C
解析：樓房和地面相當于同一參考系，所以，甲是勻速下降．乙看到甲勻速上升，說明乙也是勻速下降，且v乙＞v甲．甲看到丙勻速上升，有三種可能：丙靜止；丙勻速上升；丙勻速下降，且v丙＜v甲．丙看到乙勻速下降，也有三種可能：丙靜止；丙勻速上升；丙勻速下降，且v丙＜v乙．綜上所述，C正確．
答案 AC
解析：測試“利劍”的飛行速度或確定其位置時，無需考慮其形狀和大小，可將其看成質點，A、C正確．而觀察“利劍”飛行姿勢、測各項技術參數時或進行控制時，都必須考慮其形狀和大小，不能看成質點，B、D錯誤．
答案 BC
解析：以地面為參考系，影子和人一起運動，影子始終在人一側，相對于人不發生位置的變化，故以人為參考系，影子是靜止的．以地面為參考系，影子和人都是運動的．選項B、C正確．
答案 BC
解析：圖中煙向左運動，說明風向左吹．當車向右運動、靜止或向左緩慢運動(速度小于風速)時，小旗都會向左飄，所以選BC.
答案 CD
解析：物體能否被看作質點，不是由物體的形狀、大小決定的，而是由所研究的問題決定的．只有當物體的形狀、大小以及物體上各部分的差異對于所研究的問題是次要因素時，才可以把物體看作質點．
當研究籃球比賽中的籃球時，在遠距離投籃時，由于籃球直徑遠比投籃距離小得多，可把籃球看作質點；當研究羽毛球比賽中的羽毛球時，若羽毛球在球網的兩側飛行，就可以把羽毛球看作質點，但是若研究羽毛球的自身旋轉問題，就不能把羽毛球看作質點，故A錯誤．研究賽車通過路旁的一根電線桿時，賽車的長度不能忽略，賽車不能看作質點，故B錯誤．研究旋轉多變的乒乓球的弧圈運動時，乒乓球的大小不能忽略，乒乓球不能看作質點，故C正確．研究運動員的跳水動作時，要研究轉體和翻滾等高難度動作，也不能看作質點，故D正確．
答案 BD
解析：大地和水井的相對位置不變，所以以大地為參考系，水井是靜止的，A錯誤，B正確；籬笆墻被風從水井的一邊吹到了另一邊，如果以籬笆墻為參照物的話，會覺得是水井從籬笆墻內運動到了籬笆墻外，所以以籬笆墻作為參照物，水井是運動的，C錯誤，D正確．
答案 甲可能靜止，也可能向左或向右運動，乙向左運動．
解析：由旗幟的飄動方向可知風向向左．甲火炬手的火炬的火焰向左飄動，則甲可能靜止，可能向右運動，也可能向左以小于風速的速度運動；乙一定向左以大于風速的速度運動．
12、答案：丁同學表述正確．
解析：任何物體都可以選做參考系，不管是運動的還是靜止的，甲同學表述錯誤；雖然參考系可以任意選擇，但選擇參考系時，應使對物體運動的描述盡可能簡單、方便，不一定要選擇地面上的物體或地球，乙、丙兩位同學表述錯誤；選擇不同的參考系，物體的運動情況可能會不同，如從水平勻速飛行的飛機上掉下的物體，地面上的人看它的軌跡是曲線，飛機上的人看它的軌跡是直線，因此不選擇好參考系，物體的運動情況就不能確定，丁同學表述正確．
13、答案 (1)0.5 h　(2)5 km/h
[解析]　解法1：選河岸為參考系，定橋下為坐標原點，水流方向為x軸的正方向，小船的運動如圖中虛線所示，實線表示木板的運動．設船相對于水的劃行速度為v，水流速度為v1，則木板從O點開始，經0.5 h的位置為x1＝v1×0.5 h，船的位置坐標x2＝－(v－v1)×0.5 h，設船調頭后經過時間t追上木板，則木板的位置坐標x1′＝v1(t＋0.5 h)，船的位置坐標x2′＝(v＋v1)t－(v－v1)×0.5 h，且x1′＝x2′＝5 km.由x1′＝x2′，解得t＝0.5 h．由x1′＝v1(t＋0.5 h)＝5 km，解得v1＝5 km/h.
解法2：選取水為參考系．
木板落入水中與水流一起運動，相對于水是靜止的．
船相對于水的劃行速度大小不變，即相對于水和木板，船逆行和順行速度大小都是v.則船逆行0.5 h，再順行追上木板也一定用0.5 h，即調頭后追上木板所用時間．所以船運動的總時間為1 h，在這段時間內木板運動了5 km，所以水流速度就等于木板漂流速度，v1＝5 km/h.
14、答案：1 min
解析：以車為參考系，公文包相對于車靜止．人從衛生間到座位和從座位到衛生間在車上移動的距離相等，人相對于車移動的速度大小相等，因此往返所用時間是相同的，即從座位到衛生間的時間也為1 min.

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