第一节质点 参考系 空间 时间sclmh

第1节质点参考系课程内容要求核心素养提炼1.了解质点的含义．知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点．2.经历质点模型的建构过程，初步体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用．3.了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义．结合实例，了解不同参考系中对同一运动的描述可能不同，体会运动的相对性和绝对性. 1.物理观念：体会把实物看作质点中蕴含的主要思想方法．2.科学思维：体会物理模型在探索自然规律中的作用．3.科学态度与责任：认识到物理学是基于人类有意识地探索而形成的对自然现象的描述与解释.一、物体和质点1．机械运动：描述物体空间位置随时间变化的规律．2．质点：在某些情况下，忽略物体的大小和形状，把物体简化为一个具有质量的点.3．物体可看作质点的条件(1)物体的大小和形状可以忽略．(2)物体上任意一点的运动可以代替整个物体的运动．(3)一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的．4．理想化物理模型：在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，是经常采用的一种科学研究方法．质点就是这种物理模型之一．[思考]是不是体积很小的物体一定可以看作质点，体积较大的物体一定不能看作质点？试举例说明．提示一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的，与物体的大小无关．例如我们研究电子的自旋时，电子不能看作质点，研究地球围绕太阳公转时，地球可以看作质点．二、参考系1．运动与静止的关系(1)自然界中一切物体都处于永恒的运动中，即运动的绝对性.(2)描述某一个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性.2．参考系(1)定义：在研究物体的运动时，被选做参考的假定不动的其他物体称为参考系．(2)作用：为了方便描述物体的运动．(3)选取原则：参考系的选择是任意(填“任意”或“唯一”)的．一般取地面和相对地面静止的物体为参考系．[判断](1)参考系只能选择静止的物体．(×)(2)选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果一般不同．(√)探究点一对质点的理解当研究列车由北京开往广州所用时间时，能否把列车看成一个质点？如果研究列车通过一座隧道的时间，那么能否把列车看成一个质点？提示在研究列车由北京开往广州所用时间时，不用考虑列车的长度及大小，能把列车看成一个质点；如果研究列车通过一座隧道的时间，需要考虑列车的长度，不能把列车看成一个质点．1．对质点的理解(1)质点是一种理想化物理模型，实际中并不存在．(2)质点不同于几何中的“点”，它是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置．(3)物体能否被看作质点是由所研究问题的性质决定的，而不是由物体自身大小和形状决定的．2．可将物体看成质点的几种情况[特别提醒]平动的物体并不一定能看成质点，而转动的物体不一定不能看成质点．东京奥运会将会在2021年6～9月之间举行，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．在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿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．在跆拳道比赛中研究运动员动作时D．在乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时[思路点拨](1)明确各项比赛的基本特点．(2)明确物体的形状或大小对研究的问题是否有影响．B[能否把某物体视为质点，关键要看忽略物体的大小和形状后，对所研究的问题是否有影响．显然A、C、D项中的研究对象的大小和形状忽略后，所研究的问题将无法进行，故A、C、D项不符合题意；而B项中的研究对象的大小和形状忽略后，所研究的问题不受影响，故B项符合题意．][题后总结]物体能否看作质点是由研究问题的性质决定的，与物体的大小无关．[训练1]观察下列四幅图，对图中各运动物体的描述正确的是()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中研究子弹头射穿苹果的时间时可将子弹头看成质点B[在研究篮球的运动路径和地球绕太阳公转时，篮球和地球的大小是次要因素，可以将其看成质点；观众在欣赏体操表演和研究子弹头射穿苹果的时间时，运动员和子弹头的大小、形状不能被忽略，不能看成质点．][训练2]图示为正在航拍的四旋翼无人飞行器．下列过程中能将无人飞行器看作质点的是()A．调节飞行器旋翼的转速B．调整飞行器在空中的姿态C．观察飞行器在空中的位置D．调整飞行器上摄像机镜头的方向C[调节飞行器旋翼的转速时，飞行器旋翼的大小和形状不能忽略，不能将飞行器看作质点，A错误；调整飞行器在空中的姿态，飞行器各部分的运动不同，不可以将飞行器看作质点，B错误；观察飞行器在空中的位置，飞行器的大小和形状可忽略，可以看作质点，C正确；调整飞行器上摄像机镜头的方向时，镜头及飞行器的大小和形状不能忽略，不能看作质点，D错误．]探究点二对参考系的理解(1)站在运动的电梯里的人和电梯外的人，同时观察电梯内的物体是运动的还是静止的，其观察结果为什么是不同的？(2)在电梯中观察外景的运动情况，必须以电梯为参考系吗？参考系的选取原则是什么？提示(1)因为站在运动的电梯里的人和电梯外的人所选的参考系不同，所以观察结果不同．(2)不是．参考系的选取是任意的，但应该以使所研究问题简单方便为原则．1．参考系的选取原则(1)以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则．(2)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．2．参考系的四个性质标准性做参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准任意性参考系的选取是任意的，任何物体都可以做参考系统一性比较不同物体的运动应选择同一个参考系相对性对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果可能会有所不同我国发射的“嫦娥四号”探测器首次着陆月球的背面，“玉兔二号”顺利从“嫦娥四号”上登陆到月球表面进行探月工作，利用中继星可拍摄到“玉兔二号”在月球上的运动轨迹，则在研究“玉兔二号”运动轨迹时选择的参考系是()A．月球表面B．太阳C．中继星D．地球A[参考系是被选作用来参考、假设静止不动的物体，研究“玉兔二号”运动轨迹时，应该选择月球表面为参考系．][变式](1)在[例2]中，利用中继星可拍摄到“玉兔二号”在月球上的运动轨迹，在研究“玉兔二号”的运动轨迹时能否将其看作质点？解析“玉兔二号”可以看作质点．因为在研究“玉兔二号”的运动轨迹时，其大小和形状对研究的问题没有影响，可以忽略．答案能(2)在[例2]中，若“玉兔二号”从“嫦娥四号”缓缓驶离，若以月球表面为参考系，则“嫦娥四号”是______ (选填“静止”或“运动”)的，“玉兔二号”是______(选填“静止”或“运动”)的．解析以月球表面为参考系，“嫦娥四号”相对于月球表面的位置未发生变化，所以是静止的，“玉兔二号”相对于月球表面位置发生了变化，所以是运动的．答案静止运动[题后总结]判断参考系的两种方法(1)静物法：明确所观察的现象中，哪些物体是运动的，哪些物体是静止的，静止的物体可能就是参考系．(2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致．若一致，则该物体可能就是参考系.[训练3]某超市中，两层楼间有一架斜面式自动扶梯(无阶梯)，如图所示，小张带着孩子乘匀速上升的自动扶梯上楼．孩子在扶梯上向上跑，小张没有“动”而是随着扶梯上楼．则下列判断正确的是()A．以扶梯为参考系，小张是运动的B．以扶梯为参考系，孩子是静止的C．以地面为参考系，小张是静止的D．以地面为参考系，孩子是运动的D[以扶梯为参考系，小张是静止的，选项A错误；以扶梯为参考系，孩子是运动的，选项B错误；以地面为参考系，小张是运动的，选项C错误；以地面为参考系，孩子是运动的，选项D正确．]。

质点、参考系、空间和时间 - 教科版必修1教案一、质点1.1 定义•质点：一个几何点来代表着物体。

它是一个物理上没有大小的点，且质量不能为0。

•质心：质点实际上是在表达质量中心，也就是质心。

即，一个由n个质点构成的物体，每个质点的质量相同，在质量中心处的质点所受合力等于整个物体所受合力。

1.2 特性•质点没有大小，可以被视为“粒子”•质点的质量是固定的•质点只能出现在物理情境中的特殊情况下1.3 例子一个氦原子核的质点可以被视为一个质点表示；一个飞驰的汽车也可以被视为一个质点。

二、参考系2.1 定义参考系是用来描述物体位置、运动状态和运动状态变化的规则和标准。

我们所研究的物理现象和问题的选取和处理都与参考系有关。

2.2 传统参考系•地球(S系)为静止参考系•一切运动为动态参考系•平行的参考系，要符合伽利略相对性原理•只有相对参考系才有真实意义2.4 例子•在高速行驶的火车上，我们感觉车厢内的垂直方向是平的。

但对于站在外面的人来说，火车与地面的夹角始终不变。

三、空间3.1 定义空间指的是一段长度、宽度和高度的区域。

在物理学中，空间往往和参考系一起提到。

一个物体在不同的参考系下的空间位置是不一样的。

3.2 三维坐标系•三维坐标系：通常用(x, y, z)来表示一个物体的空间位置3.3 特性•空间是有限的，并具有计算机可识别性•空间坐标系在物理学中是非常重要的3.4 例子•在三维坐标系中，某个物体的位置可以用(x, y, z)三个数值来表示四、时间4.1 定义时间可以看作是一种测量物理现象的量度。

它是建立在事件序列的基础上的。

4.2 坐标时间•坐标时间：是指在某个参考系内，用该参考系内的钟表测量的时间。

坐标时间是欧几里得空间和时间之间联系基础。

•在不同的惯性参考系中，时钟可能会出现时间的不同•时间间隔的长度因为相对运动而变化，这就是狭义相对论的特征之一。

4.4 例子•当我们看到一个远离地球的行星，实际上我们是在看到它在“远古”时期的样子，因为光需要一定的时间才能到达地球。

《质点参考系空间时间》讲义在我们探索物理世界的奇妙旅程中，质点、参考系、空间和时间是四个极其重要的概念。

它们不仅是构建物理学理论的基石，也是我们理解和描述自然界中各种现象的关键工具。

一、质点质点，简单来说，就是一个有质量但没有大小和形状的点。

这听起来似乎有点抽象，但在很多情况下，把一个物体看成质点能让我们的研究变得简单而有效。

比如说，当我们研究地球绕太阳的公转时，地球的大小和形状相比于地球到太阳的距离来说，实在是微不足道。

这时，我们就可以把地球看作一个质点，只关注它的质量以及在空间中的位置变化。

再比如，一辆在高速公路上飞驰的汽车，如果我们关心的只是它在一定时间内行驶的路程和速度，而不考虑汽车的自身转动和内部结构，那么汽车也可以近似地看作一个质点。

但要注意的是，并不是所有物体在任何情况下都能被看成质点。

当我们研究物体的自转、内部结构或者物体上不同部分的运动情况差异较大时，就不能把它当成质点了。

二、参考系参考系，是为了描述物体的运动而选定的作为参照的物体或系统。

想象一下，你坐在行驶的汽车里，看到路边的树木在向后移动。

但实际上，树木并没有动，而是汽车在向前行驶。

这就是因为我们选择的参考系不同。

当以汽车为参考系时，树木在向后运动；而如果以地面为参考系，汽车在向前行驶，树木是静止的。

在日常生活中，我们通常默认地面为参考系。

但在很多科学研究和实际问题中，需要根据具体情况选择合适的参考系，才能更准确地描述物体的运动。

例如，研究飞机在空中的飞行姿态时，可能会选择飞机自身为参考系；而研究太阳系中行星的运动时，可能会选择太阳作为参考系。

选择不同的参考系，物体的运动状态和运动轨迹可能会完全不同。

所以，正确选择参考系对于准确描述和研究物体的运动至关重要。

三、空间空间，是物体存在和运动的场所。

在物理学中，我们常用三维直角坐标系来描述空间中的位置。

通过确定物体在 x、y、z 三个方向上的坐标，就能精确地确定物体在空间中的位置。

第一章运动的描述第1节质点__参考系__空间__时间一、机械运动质点1．机械运动(1)定义：一个物体相对于另一个物体位置的改变。

(2)运动的绝对性和静止的相对性：运动是绝对的，静止是相对的，当一个物体相对于另一个物体没有发生位置变化，我们说这个物体是静止的。

2．质点(1)定义：用来代替物体的有质量的点。

(2)将物体看做质点的条件：如果被研究物体的形状、大小在所讨论的问题中可以忽略，就可把整个物体看做质点。

二、参考系1．定义要确定一个物体的位置并描述其运动情况时，被选定作为参考的其他物体。

2．参考系的意义对同一个物体的运动，选择不同的参考系，观察到的物体运动情况往往不同，因此要描述一个物体的运动，必须首先选择参考系。

三、空间时间时刻1．空间指物体赖以存在的地方或变动范围。

2．时间指物体在某处存在或变动过程的长短。

3．时刻指物体运动的某一瞬时，在时间坐标轴上用一个点表示。

1．自主思考——判一判(1)很大的物体不能看成质点，很小的物体才能看成质点。

(×)(2)参考系一定选静止不动的物体。

(×)(3)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。

(×)(4)比较两个物体的运动情况时可选择不同的参考系。

(×)(5)时间间隔是指较长的一段时间，时刻是指较短的一段时间。

(×)(6)第2 s内和前2 s内指的是不相等的两段时间。

(√)2．合作探究——议一议(1)研究一列火车从北京到上海的路程，火车能否看做质点？研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车能否看做质点？研究火车发动机、传动机构及车轮的转动时，火车能否看做质点？图1-1-1[提示]研究一列火车从北京到上海运动的路程，火车可以看做质点；研究火车经过一座桥梁所需要的时间，火车的长度与桥梁的长度相比较不能忽略，火车不能看做质点；研究火车发动机、传动机构及车轮的转动，火车不能看做质点。

(2)我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选择谁为参考系？我们坐在车里，描述车里同学的运动时，一般选择谁为参考系？[提示]我们站在公路旁边，描述汽车的运动时，一般选地面为参考系。

1.1 质点 参考系 空间 时间教学目标1.认识质点是一个抽象的物理模型；通过了解在什么情况下物体才可以看成质点，从而了解物理模型的特点，并通过质点模型的建立初步体会物理模型在研究过程中的作用。

2．了解参考系的选取对研究物体运动的重要作用。

了解时间、时刻、和空间与物体的运动关系，并了解这一关系的表示方法。

3.认识到正确地选择物理模型和恰当地选择参考系是科学的研究方法。

教学重点物理模型和质点教学难点在什么情况下把物体看成质点；参考系主要内容在自然界中物体都在不停地运动着，如：河水在流动，鸟儿在飞翔，树叶在摆动，车辆在行驶，机器在运转……；通常认为不动的房屋、桥梁、高山等也随着地球一起绕太阳运动；而太阳在银河系中也在不停地运动；宇宙中的一切物体都在永恒的运动中。

在这些运动中，运动的情况也千差万别，这一章我们从最简单基本的运动入手来研究物体的运动，首先来学习有关运动的几个基本概念。

一、机械运动概念：物体相对于其他物体的位置变化叫做机械运动，简称运动。

注：运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。

运动是绝对的，静止是相对的。

二、质点在研究物体运动时，由于物体有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况有的相同，有的却不同如：在公路上行驶的汽车，车身在向前运动，而车轮向前运动的同时还在转动，汽车各部分运动情况不尽相同，那怎样描述汽车的运动情况呢（有点困难）？能简化吗？怎样简化呢？对汽车而言得看研究的问题而定，比如在研究汽车由甲地到乙地运动的时间、路程时就可以不考虑车轮转动使问题简化，把整个汽车看成各部分运动情况相同的物体，忽略其大小和形状，可用一个“点”来代替其运动；相反若研究轮子的转动情况就不能简化，也不能忽略其大小和形状，更不能用一个点来代替。

物体最基本的物理属性就是具有质量，当一个物体可用一个“点”来代替其运动情况时，大小和形状忽略了，但质量不能忽略，在物理中把这样的“点”看成是有质量的，并叫质点。