PAGE質點參考系【學習目標】物理觀念：理解質點的概念，知道參考系的概念科學探究：物體看作質點的條件科學思維：理解質點是理想化模型，會判斷物體能否看作質點，會選擇參考系描述物體的運動科學態度與責任：體會物理模型在探索自然規律中的作用【學習重難點】理解質點是理想化模型，會判斷物體能否看作質點，會選擇參考系描述物體的運動【學習過程】一、知識綱要導引二、基礎導學（一）物體和質點（自學教材“物體和質點”部分）1．定義在某些情況下，確實可以忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質量的點，這樣的點叫作質點（masspoint）．2．將物體看成質點的兩種情況（1）物體的大小和形狀對所研究問題的影響可忽略不計．（2）物體上各點的運動情況完全相同，整個物體的運動也可以簡化為一個點的運動，把物體的質量賦予這個點．（二）參考系（自學教材“參考系”部分）1．運動與靜止的關系（1）自然界中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，總是相對于其他物體而言的，這便是運動的相對性．2．參考系（1）定義：要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體作為參考，觀察物體的位置相對于這個“其他物體”是否隨時間變化，以及怎樣變化．這種用來作為參考的物體叫作參考系（referenceframe）．（2）選取：在描述一個物體的運動時，參考系可以任意選擇．（3）結果：選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動，其結果會有所不同．參考系選取得當，會使問題的研究變得簡潔、方便．（三）思考判斷（1）只有體積很小或質量很小的物體才可以看成質點．（）（2）只有運動較慢的物體才可以看成質點．（）（3）在所研究的問題中，物體的形狀、大小可以忽略不計時，物體可以看成質點．（）（4）在任何情況下，物體都可以看成質點．（）（5）由于運動是絕對的，描述物體的運動時，無需選定參考系．（）（6）在研究和描述一個物體的運動時，必須選定參考系．（）（7）參考系必須選擇地面．（）（8）選擇任意物體作參考系來研究物體的運動時，其運動情況是一樣的．（）答案：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×（6）√（7）×（8）×（四）思考與討論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（如圖）．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？問題解答：在研究如何才能踢出香蕉球時，不能把球看作質點，因為需要注意球的旋轉方向．如果研究足球在空中的香蕉型弧線時，可以把足球看作質點．（五）啟迪思維，突破重點主題一：質點問題探究探究點：撐竿跳高是一項非常刺激的體育運動項目．如圖表示撐竿跳高運動的幾個階段：助跑、撐竿起跳、越橫桿．討論并回答下列問題，體會質點模型的建立過程．（1）教練員針對訓練錄像糾正運動員的錯誤動作時，能否將運動員看成質點？（2）分析運動員的助跑速度時，能否將其看成質點？（3）測量其所跳高度（判定其是否打破世界紀錄）時，能否將其看成質點？提示：（1）不能，糾正運動員的錯誤動作時不能忽略運動員的姿勢及動作（即運動員的形狀及大小）；（2）能，分析運動員的助跑速度時，可以忽略其姿勢及動作（即運動員的形狀及大小）；（3）能，理由同（2）．,質點的特點①占有位置，不占有空間．②可代替物體的全部質量．知識鏈接：此問題探究是質點摸型的建立過程．跳高是運動會中的常規比賽項目，運動員能否看成質點取決于研究問題的角度，考查物理核心素養中的“科學思維”中的“模型建構”能力．探究總結1．物體能看成質點的條件（1）在研究物體的運動時，當物體的形狀和大小對于所研究的問題可以忽略不計時，物體就可以看成質點．（2）以下兩種情況，物體通常可以看作質點．①物體的大小、形狀對研究結果沒有影響或影響可以忽略時．②只研究物體的平動，不研究物體的轉動時．2．質點是一個理想化的“物理模型”“質點”是對物體的科學抽象，是一個理想模型．3．質點與物體的大小無關（1）物體能否看成質點取決于所研究問題的性質，與物體的大小無關．（2）大的物體有時可以看成質點，如研究地球繞太陽公轉時，可以把地球看成質點；小的物體有時不可以看成質點，如研究電子繞原子核旋轉時，原子不可以看成質點．知識鏈接：實際物體→物理模型的條件是，物體的大小、形狀對所研究問題的影響忽略不計．典例示范例1、如圖所示比賽項目中，可將運動員視為質點的是（）解析：蹦床比賽中運動員的動作是不能忽略的，不能視為質點，故A錯誤；跳水比賽中運動員的動作是不能忽略的，不能視為質點，故B錯誤；自行車比賽中運動員相對于跑道來說可以忽略，可以視為質點，故C正確；花樣游泳比賽中運動員的動作是不能忽略的，不能視為質點，故D錯誤．故選C．答案：C訓練1：（多選）在下述問題中，能夠把研究對象當成質點的是（）A．研究“神舟”十一號與“天宮”二號對接時，“神舟”十一號的運動B．世界花樣滑冰錦標賽中，觀眾觀賞運動員的優美動作C．澳大利亞選手在倫敦奧運會女子100m欄決賽中獲得冠軍，人們測算運動員飛奔時的速度D．足球比賽中，研究運動員拋出的球的運動弧線解析：A錯：研究“神舟”十一號與“天宮”二號對接時要考慮“神舟”十一號的運動特征，不能視為質點；B錯：花樣滑冰時如果把人當成質點，無法研究其動作；C對：研究運動員飛奔時的速度時，我們無需關注其跨欄動作的細節，可以把她當成質點；D對：足球拋出后在研究它的運動弧線時，球的大小和旋轉對于研究的問題可以忽略，故可以看成質點．答案：CD主題二：參考系問題探究探究點1：參考系選取原則“你沒動。”而路上的小女孩說：“真快！”關于司機和小女孩對乘車人運動狀態的描述為什么會出現這兩種不同的現象呢？提示：乘車人和車具有相同的速度，保持相對靜止，司機以汽車為參考系，認為乘車人是靜止的；相對地面來說，汽車在運動，小女孩以地面為參考系，看到的乘車人是運動的．,探究點2：運動和靜止的相對性在我國古典小說《鏡花緣》中有這樣一句話：“去歲一陣大風，把我院一口井忽然吹到籬笆外去．”為什么“井”會被“吹到籬笆外去”？提示：運動和靜止是相對的，一個物體的運動狀態的確定，關鍵取決于所選取的參考系．所選取的參考系不同，得到的結論也不一定相同．人之所以看到“井”會被“吹到籬笆外去”，說明說這句話的人是以籬笆為參考系的；如果以地面為參考系，水井相對于地面的位置沒有發生變化，所以井是靜止的．因此一般人不相信一口井會被大風吹到籬笆外去．探究總結1．參考系的選取原則（1）選取參考系一般應根據研究對象和研究對象所在的系統來決定．研究地面上物體的運動時，常選取地面或相對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．在實際問題中，參考系的選取以研究問題方便、對運動的描述盡可能簡單為原則．2．參考系的“四性”相對性用來做參考系的物體都是假定不動的，被研究的物體是運動還是靜止，都是相對于參考系而言的任意性參考系的選取具有任意性，但應以觀察方便和使運動的描述盡可能簡單為原則．研究地面上物體的運動時，常選地面為參考系統一性在同一個問題中，若要研究多個物體的運動或同一個物體的不同階段的運動，必須選擇同一參考系差異性同一運動選擇不同的參考系，觀察結果一般不同知識鏈接：（1）物體一旦被選為參考系，就認為它是靜止的．（2）由于運動的相對性，凡是提到物體的運動，都應該明確它是相對于哪個參考系而言的．（3）不做特別說明的情況下，一般選取地面為參考系．（4）如果選取地面為參考系，可以不指明，但若選其他物體為參考系時，必須指明．典例示范例2、請根據圖片中的情況判斷下列說法正確的是（）A．風可能是向左吹的B．由圖中情況可以判斷風速大于小紅的速度C．小紅的頭發相對小紅是向右運動的D．小紅向左運動，風是向右吹的，但無法判斷小紅的速度與風速的大小關系解題指導：（1）通過煙的飄向eq\o(――→,\s\up7(判斷))風向右吹；（2）通過自行車的方向eq\o(――→,\s\up7(判斷))小紅是向左運動的．解析：通過煙囪冒出煙的偏向，可以得出風是向右吹的，A錯誤；小紅是向左運動的，但是無法判斷小紅的速度與風速的大小關系，B錯誤、D正確；小紅的頭發相對小紅靜止，C錯誤．答案：D訓練2：中國是掌握空中加油技術的少數國家之一．如圖所示是我國自行研制的戰斗機“殲-10”在空中加油的情景，以下列的哪個物體為參考系，可以認為加油機是運動的（）A．“殲-10”戰斗機B．地面上的房屋C．加油機中的飛行員D．“殲-10”戰斗機里的飛行員解析：加油機相對于“殲-10”戰斗機位置不變，以“殲-10”戰斗機為參考系，加油機是靜止的，故A錯誤；加油機相對于地面上的房屋位置不斷變化，以地面上的房屋為參考系，加油機是運動的，故B正確；加油機相對于加油機中的飛行員位置不變，以加油機中的飛行員為參考系，加油機是靜止的，故C錯誤；加油機相對于“殲-10”戰斗機里的飛行員位置不變，以“殲-10”戰斗機里的飛行員為參考系，加油機是靜止的，故D錯誤．答案：B知識鏈接：判斷物體是否運動的一般思路．（1）根據參考系的選取原則選取參考系．（2）看物體與所選參考系之間的位置是否發生變化．（3）若改變，則物體是運動的；若不變，則物體是靜止的．（六）達標檢測1．在研究物體的運動時，力學中引入“質點”的概念，從科學方法上來說屬于（）A．極限分析物理問題的方法B．觀察實驗的方法C．建立理想物理模型的方法D．等效替代的方法解析：質點的引入是忽略次要因素，抓住主要因素，是一種建立理想物理模型的方法．答案：C2．下列有關運動的描述中，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．錢塘江觀潮時，觀眾只覺得潮水撲面而來，是以“潮水”為參考系的C．“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”描寫“輕舟”是以“萬重山”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”為參考系的解析：A錯：詩句“飛流直下三千尺”是以“山體”為參考系的．B錯：錢塘觀潮時，觀眾只覺得潮水撲面而來，是以“堤岸”為參考系的．C對：“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”描寫“輕舟”是以“萬重山”為參考系的．D錯：升國旗時，觀察到國旗冉冉升起，觀察者是以“旗桿”為參考系的．答案：C3．[2019·吉林吉化一中高一檢測]如圖所示，四輪馬達納米車是用納米技術制造的一種新型藥物輸送系統，它可以在血管中穿行而不會受到人體免疫系統的攻擊．下列情況中可以把納米車看作質點的是（）A．研究納米車的組成時B．研究納米車馬達的工作時C．研究納米車如何治療疾病時D．研究納米車運動的距離時解析：研究納米車的組成時，涉及車的形狀與大小，此時不可以將納米車看作質點，故A錯誤；研究納米車馬達的工作時，其形狀不能忽略，不能看作質點，故B錯誤；研究納米車如何治療疾病時，要考慮車的動作，不能用一個點代替，故C錯誤；研究納米車運動的距離時，車的形狀能忽略，能看作質點，故D正確．故選D．答案：D4．[2019·銀川高一檢測]2020年東京奧運會將滑板列入了比賽項目，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動員是靜止的，而模糊的背景是運動的，攝影師用自己的方式表達了運動的美．請問攝影師選擇的參考系是（）A．大地B．太陽C．滑板運動員D．步行的人解析：“追拍法”是跟蹤運動的物體，將運動的物體看作是靜止的，該圖片是運動的滑板運動員被攝影師當作靜止的，而用鏡頭跟蹤，