資源簡介

(共52張PPT)
1.1 質點 參考系
【揚帆起航系列】2024-2025學年高中物理同步備課必修第一冊
授課人：揚帆起航
新人教版（2019）
第一章 運動的描述
01
物體與質點
02
參考系
目錄/contents
03
典例分析
亞里士多德
(Aristotle,前384—前322)
不了解運動,
就不了解自然。
高中物理就從了解運動開始
什么是運動？
物體的空間位置隨時間變化，是自然界最簡單、最基本的運動形式，叫作機械運動（mechanical moion），簡稱運動。在物理學中，研究物體做機械運動規律的分支叫力學（mechanics）。
生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹......對于這些運動的物體，我們如何準確地描述它們的運動呢？
新課導入
如何描述運動？
運動可以被描述嗎？
研究對象
物理情境
有哪些困難？
物體與質點
01
足球在綠茵場上滾動時，它在向前運動的同時還在轉動。
雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔時，身體在向前運動，但它的翅膀在向前運動的同時還在上下運動。
可見：要準確地描述物體的運動，并不是一件容易的事。
這是因為任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般說來并不一樣。
如何準確描述下列運動？
議一議
即忽略“雄鷹”的形狀和大小，把它看成只有質量而沒有形狀和大小的“點”。所以，為了研究問題的方便，常常把很多物體看成一個點來研究。
如果要研究雄鷹是如何飛行的，它的翅膀的運動方式很重要；但是，如果我們只關注雄鷹從哪里移動到了哪里，就不必太在意它的形狀，把它看成一個點來描述它的運動就容易了。
分 析
1、定義：用來代替物體的有質量的點叫質點。
它沒有大小和形狀
它具有物體的全部的質量
它是一種理想化的模型
2、特點：
理想化模型：在物理學中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對象，是經常采用的一種科學研究方法。質點這一理想化模型就是這種方法的具體應用。
——模型是重要的抽象方法之一。
——模型是物理概念和物理理論賴以建立的基礎。
質點
一個木塊沿著固定斜面向下滑動，可以把木塊看成質點嗎？
木塊上各部分的運動情況完全相同（稱為平動），木塊上任何一點的運動都能反映木塊的運動，可以用木塊上任意一點的運動代替木塊的運動。
整個木塊的運動簡化為一個點的運動，把木塊的質量賦予這個點，它也就成了一個質點。
平動的物體可以取它上面任意一個點當做質點來代替整個物體。
想一想
（1）物體的大小和形狀對所研究運動的影響可以忽略不計時，不論物體自身大小如何，都可視為質點。
（2）平動的物體通?？梢暈橘|點。如水平傳送帶上的物體隨傳送帶的運動。
（3）有轉動，但相對平動而言可以忽略時，也可以把物體視為質點。如汽車在運行時，雖然車輪轉動，若我們關心的是車輛整體的運動快慢，故汽車可看成質點。
說明:轉動的物體，在研究與轉動有關的物理問題時，不能看作質點。例如研究乒乓球運動員打出的弧旋球（旋轉球）。
3、條件：
其中左圖為花樣滑冰大獎賽冰舞比賽。右圖是舉世矚目的男子110米欄的決賽。中國選手劉翔獲得金牌，他的成績為12秒91，打破奧運紀錄，同時也追平了世界紀錄。圖為劉翔在比賽中。
問題：這兩幅圖中，哪一幅可以將運動員看成質點？
想一想
研究跳水運動員在跳水比賽中的動作，并對其進行技術打分時，能否當成質點？
想一想
研究彎曲山路上行駛得汽車,從甲地到乙地經歷的時間，汽車能否看成質點？
只關注物體的整體運動時，整個物體可以看成一個質點。
想一想
科學家研究飛船在太空中的運動位置、高度、速度等問題時，可以忽略其大小和形狀，把飛船簡化為一個有質量的點（質點）。
想一想
科學家研究飛船在太空中的運動位置、高度、速度等問題時，是否可以忽略其大小和形狀？
地球繞太陽公轉，同時又在自轉。地球到太陽的距離達1.5×108km，而地球的直徑只有1.3×104km，在研究地球公轉周期或速度的時候，能把地球看做一個質點來研究嗎？
地球的直徑還不到地日距離的萬分之一，在研究地球公轉引起的位置變化問題時，由地球的大小引起的運動差異很小，因此，可以忽略地球的大小和形狀而把地球視為質點。
如果只研究火車整體的情況，如火車從重慶到奉節運動的時間，能把列車看成一個質點嗎？
火車行駛時，盡管它的傳動機構及車輪的運動很復雜，但是，當我們只關心火車整體的運動情況時，就可以不考慮上述各部分的運動差異，而用一個質點的運動代替整列火車的運動。
物體的大小和形狀對所研究的問題無影響，或者有影響但可以忽略不計。
想一想
4. 實際物體可看成質點的常見情況
運動員踢足球的不同部位，會使球產生不同的運動。足球運動中常說的“香蕉球”是球在空中旋轉、整體運動徑跡為類似香蕉型弧線的一種運動。在研究如何才能踢出香蕉球時，能把足球看作質點嗎？研究什么樣的問題可以把足球看作質點？
研究足球的運動軌跡時，不需要考慮球的大小和形狀對研究問題的影響，可以把足球看成質點。
研究如何才能踢出香蕉球時，要研究足球的旋轉情況，必須考慮球的大小和形狀，不能把足球看成質點。
想一想
在研究如何才能踢出香蕉球(弧線球)時，能把足球看作質點嗎？
還有哪些物體在一個問題下可以看成質點，在另一個問題下不能看成質點？
說一說
一列長2km的火車，正通過一長10km的高架橋。一名去北大的學生在這列火車上。如果此時火車距離北京有1800km，火車一直以360km/h的速度勻速運動。試問：
⑴如果要你求這列火車還要多長時間到達北京，可不可以把火車看成質點？
⑵如果要你求這列火車通過一座高架橋的時間，可不可以把火車看成質點？
解析：
列車行駛時盡管它的傳動機構及車輪的運動很復雜，但我們只關心列車整體的運動情況時，就可以不考慮各部分的運動差異。
⑴因為火車距離北京有1800km，這一距離遠遠大于火車的長度，可以忽略火車的形狀和大小，把火車看成一個質點。
⑵火車通過高架橋的運動雖然可以看成是平動，但是求這列火車通過高架橋的時間時火車長度不可忽略，故不可以把火車看成質點。
【例題】
如果只研究地球公轉的周期，地球是否/可以看成質點？如果只研究地球的晝夜更替現象，地球是否還可以看成質點呢？
結論：研究地球公轉時，地球本身的大小和形狀是次要因素可忽略. 可看成質點；研究地球自轉時，地球本身的大小和形狀不可忽略. 不能看成質點.
想一想
結論：物體能否看成質點與物體本身的大小和形狀無關。
例如：
地球很大，但是在研究地球的公轉周期時，可以把地球看成質點；
原子很小，但是在研究原子的內部結構時，不能看成質點。
1.是不是很小的物體才能看作質點，很大的物體不能看做質點？
議一議
2.物理中的“質點”和幾何中的點有哪些異同？
相同點：都是沒有形狀和大小的點。
不同點：質點是實際物體的抽象表示，它具有一定的物理內涵，不僅具有物體的全部質量，而且是一個相對的物理概念；幾何中的點沒有質量，僅表示位置，而且應該絕對的小。
議一議
判斷下列問題中能否將物體看成質點：
①研究火車過電線桿的時間；
②研究火車從上海到北京的時間；
③電子的體積非常小，研究電子自旋；
④研究電子繞原子核一周的時間；
⑤研究體積非常小的原子結構 ；
否
能
否
能
否
小試牛刀
下列關于質點的說法中，正確的是( )
A. 體積很小的物體都可看成質點
B. 質量很小的物體都可看成質點
C. 不論物體的質量多大，只要物體的尺寸對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略不計時，就可以看成質點
D. 只有低速運動的物體才可看成質點，高速運動的物體不可看作質點
C
小試牛刀
1、在下列各運動中，可以當做質點的有（ ）
A、研究做旋轉動作的體操運動員
B、研究遠洋航行中巨輪的航行
C、研究轉動著的螺旋槳
D、研究繞地球運動的衛星
BD
小試牛刀
2、下列物體或人可以看做質點的是( )
A、研究跳水冠軍伏明霞在跳水比賽中的動作
B、研究奧運冠軍王軍霞在萬米長跑中的過程
C、研究我國科學考察團去南極的過程
D、研究一列火車通過某一路標所用的時間
BC
小試牛刀
3、下列情況不能看成質點的是（ ）
A、計算火車通過路口所用的時間
B、研究飛行中的直升機上的螺旋槳的轉動情況
C、計算從北京開往汕頭的一列火車的運行時間
D、研究繞地球飛行時航天飛機的軌道
AB
小試牛刀
小試牛刀
4、關于質點，下列說法正確的是（ ）
A．研究自行車車輪的轉動時，可以把車輪看成質點
B．研究地球自轉時，可以把地球看成質點
C．測算列車從彌勒到昆明的運行時間時，可以把火車看成質點
D．研究體操運動員的動作時，可以把運動員看成質點
C
怎樣判斷物體是否運動？
參考系
02
飛花兩岸照船紅，
百里榆堤半日風。
臥看滿天云不動，
不知云與我俱東。
詩境中的運動
要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體做參考，假定這個“其他物體”不動，觀察研究對象相對于這個“其他物體”的位置是否隨時間變化，以及怎樣變化，這個用來做參考的物體，叫參考系。
為了確定物體的位置和描述物體運動而被選做參考的物體。
1、參考系：
2、參考系的選取原則
參考系的選擇是任意的，以觀測和描述物體的運動盡可能簡單為原則，一般選擇地面或相對地面靜止的物體。
標準性：假定不動
任意性：參考系的選擇是任意的。以觀測和描述物體的運動盡可能簡單為原則。
統一性：比較不同物體的運動時應選統一參考系
差異性：選擇不同參考系時，結果往往不同
3、參考系的四個性質
（1）參考系可以任意選取（選定為參考系后都假設靜止不動）；應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。
（2）要描述一個物體的運動，首先要選定某個其它的物體做參考，觀察物體相對這個物體(其它物體)的位置是否隨時間變化，以及怎樣變化。（注意不能選擇自身為參考系）
（3）參考系的選取不同，對物體運動的描述可能不同；
（4）比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義；
（5）運動和靜止都是相對于參考系的；
（6）運動是絕對的，靜止是相對的。
注意：以后凡是說到運動，都應該首先選擇參考系，常默認為地面或相對地面靜止的物體為參考系。
5、理解：
乙
甲
甲同學和乙同學第一次乘火車，他們坐在火車站的未開動火車上。突然甲同學看著車窗外另一列火車叫起來：“我們的車開動了！”乙同學盯著車窗外的柱子說：“你看錯了，我們的車還沒開動?！蹦阏J為甲乙同學的說法誰對誰錯？
議一議
選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動，看到的現象會不一樣。
從水平勻速飛行的飛機上投出的炸彈，以飛機為參考系和以地面為參考系各做什么運動？
看飛機投彈動畫
想一想
電影《閃閃的紅星》中有兩句歌詞：“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走?！边@其中分別描述了兩種運動情景，那么它們分別是以什么為參考系的？
河岸、竹排
想一想
要研究月球的運動選什么為參考系較好？
議一議
第一次世界大戰期間的一次空戰中，一個法國飛行員正在2 000米高的空中飛行，忽然，他發現臉旁好像有一個小東西在飛舞，他以為是一只小昆蟲，于是就伸手輕松地把它抓了過來，仔細一看，把他嚇出一身冷汗來。他抓住的不是別的，是德國飛機射向他的一顆子彈。請根據上述信息討論回答以下問題，并注意體會參考系的選取與運動的相對性。
(1)子彈飛得那么快(一般為幾百米每秒)，為什么沒有把他的手打穿？體會一下，同一物體相對于不同的參考系運動狀態相同嗎？
(2)受類似現象的啟發，人們實現了飛機在飛行途中進行空中加油，在航天飛行中，宇宙飛船發射到太空和正在繞地球運動的空間站實行空中對接。實現“空中加油”和“空中對接”應滿足的基本條件是什么
想一想
典例分析
03
1、關于參考系的選取，下列說法正確的是（ ）
A、參考系必須選取靜止不動的物體
B、參考系必須是和地面聯系在一起的
C、在空中運動的物體不能作為參考系
D、任何物體都可以作為參考系
D
2、以下說法正確的是（ ）
A、參考系就是不動的物體
B、任何情況下，只有地球才是最理想的參考系
C、不選定參考系，就無法研究某一個物體是怎么運動的
D、同一物體的運動，對不同的參考系可能有不同的觀察結果
CD
小試牛刀
3、甲、乙、丙三架電梯，甲中乘客看到一座高樓在向下運動，乙中乘客看到甲在向下運動，丙中乘客看到甲、乙都在向上運動，這三架電梯的運動情況可能有那些？
【解析】以地面為參考系，甲是向上運動的；而乙也是向上運動的，但乙的速度比甲大；而丙有可能向上運動，但丙的速度比甲、乙都小；丙也可能向下運動；丙還有可能靜止。
小試牛刀
4、觀察圖中的煙和小旗，關于甲、乙兩車相對于房子的運動情況，下列說法正確的是（ ）
A.甲、乙兩車一定向左運動
B.甲、乙兩車一定向右運動
C.甲車可能運動，乙車向右運動
D.甲車可能靜止，乙車向左運動
解析：圖中房子相對地面是靜止的，由煙囪冒出的煙向左飄，可知此時風向向左（相對于地球而言）．甲車上的旗子也向左，則有三種可能情況：一是甲車不動，風把小旗向左刮；二是甲車向右運動，風相對甲向左，風把小旗向左刮；三是甲車向左運動但小于風速，因此風仍能把小旗向左刮．對于乙車，則只有乙車向左運動并大于風速，此時風把小旗向右刮．故選項D正確．
D
小試牛刀
5、如圖所示，新中國成立70周年閱兵儀式上，國產武裝直升機排列并保持“70”字樣編隊從天安門上空整齊飛過．甲、乙分別是編隊中的兩架直升機，則(　　)
A.以甲為參考系，乙是運動的
B.以乙為參考系，甲是運動的
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”字樣編隊中所有直升機都是靜止的
解析：甲和乙相對靜止，所以以甲為參考系，乙是靜止的，以乙為參考系，甲是靜止的，故A、B錯誤；觀眾相對甲有位置變化，所以以甲為參考系，觀眾是運動的，故C錯誤；乙和編隊中的直升機都是相對靜止的，因此以乙為參考系，編隊中的直升機都是靜止的，故D正確．
小試牛刀
6、如圖是我國自主研究的空中加油機和戰斗機在空中加油的情景，下列說法正確的是（ ）
A．以地面為參考系，加油機是靜止的
B．以地面為參考系，戰斗機是靜止的
C．以加油機為參考系，戰斗機是靜止的
D．以戰斗機為參考系，加油機是運動的
C
小試牛刀
7、（多選）嫦娥四號月球探測器成功在月球背面軟著陸，并且著陸器與巡視器(“玉兔二號”月球車)成功分離，這標志著我國的航天事業又一次騰飛。下列說法正確的是（　　）
A．研究嫦娥四號飛往月球的運行軌道時，可以將其看成質點
B．研究“玉兔二號”月球車在月球表面運動的姿態時，可以將其看成質點
C．以月球為參考系，地球是運動的
D．“玉兔二號”月球車靜止在月球表面時，其相對于地球也是靜止的
AC

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