PAGE第一章運動的描述本章素養概述〔情境導入〕我們生活在一個運動的世界之中，翱翔的雄鷹、呼嘯的飛機、轟鳴的戰車、遠航的巨輪……從浩瀚的宇宙到微小的粒子，自然界中的一切物體，都在不停地運動。在這一章里，我們將初步學習、研究如何描述物體的運動。〔內容提要〕機械運動的基本特征是空間位置隨時間發生變化，所以研究機械運動就要從空間和時間兩個方面進行，研究一種物理規律總是先從現象的描述入手，作為研究物體機械運動規律的第一章，主要從三個角度介紹了描述機械運動的相關基本概念：一是從運動的研究方法，介紹了質點和參考系；二是從運動的時間和空間延伸，介紹了時刻和時間間隔及位置和位移；三是從運動的狀態及變化，介紹了速度和加速度。本章還學習了用圖像來描述“位移”或“速度”隨時間變化的規律。本章重點：①知道質點、位移、路程、速度、加速度等概念；②知道平均速度和瞬時速度的區別與聯系；③知道速度、速度的變化量和加速度之間的區別與聯系。本章難點：①速度、速度的變化量和加速度的區別與聯系；②x－t圖像及v－t圖像的理解及應用。〔學法指導〕學習本章要抓住兩個關鍵，一個是從物理學的角度明確相關概念引入的必要性，二是從數學的角度理解對運動屬性的描述方法。在學習的過程中，一定要注意聯系實際，采用一些直觀、形象的方法來加深對知識點的理解，從而把難度降到最低限度。另外，一定要領會物理學的科學思維方法，如質點模型的建立(理想化模型)、瞬時速度的概念(極限法)、加速度的定義(比值定義法)、用圖像描述物體運動的規律等，并將學到的科學思維方法應用到今后解決問題的過程中，做到舉一反三、觸類旁通。1.質點參考系目標體系構建明確目標·梳理脈絡【學習目標】1．理解質點的定義，知道質點是一種理想化的物理模型。初步體會物理模型在探索自然規律中的作用。2．理解把物體看成質點的條件。3．理解參考系的概念，知道物體運動的描述具有相對性。【思維脈絡】課前預習反饋教材梳理·落實新知知識點1物體和質點1．忽略物體的大小和形狀，將物體簡化為一個具有__質量__的點，這個點叫作質點。2．將物體看成質點的條件(1)在研究物體的運動時，當物體的__大小__和__形狀__對所研究問題的影響可忽略不計時，物體可看成質點。(2)物體上各點的運動情況__完全相同__時，整個物體的運動可簡化為一個點的運動，該物體可看成質點。3．質點是一種__理想化__模型，實際并不存在。知識點2參考系1．定義：在描述物體的運動時，用來作為__參考__的物體叫作參考系。2．選取原則：參考系可以__任意__選擇，一般以地面為參考系。但在具體問題中，要考慮研究問題的方便性。3．參考系對觀察結果的影響：選擇不同的參考系觀察同一個物體的運動，觀察結果會有所__不同__。預習自測『判一判』(1)自然界中沒有絕對靜止的物體。(√)(2)很小的物體一定能看作質點，較大的物體有時也能看作質點。(×)(3)質點是為了突出問題的主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型。(√)(4)參考系必須選取地面或相對于地面靜止的其他物體。(×)(5)選取的參考系不同，對同一個物體運動的描述也往往不同。(√)(6)“坐地日行八萬里”所對應的參考系是地面。(×)『選一選』下列奧運會項目中記錄運動員比賽成績時，可將運動員視為質點的是(D)解析：擊劍、蹦床、體操比賽時要注意運動員的肢體動作，不能將運動員看作質點；自行車比賽主要是看運動的快慢，運動員的大小和形狀可以忽略，能看作質點。本題應選D。『想一想』在我國古典小說《鏡花緣》中有這樣一句話：“去年一陣大風，把我院內一口井忽然吹到籬笆外去。”為什么“井”會被“吹到籬笆外去”？解析：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。課內互動探究細研深究·破疑解難探究理想化模型與質點┃┃情境導入__■研究地球自轉時，能否將地球看作質點，為什么？研究地球公轉時，能否將地球看作質點，為什么？提示：研究地球的自轉時，需要考慮地球各部分運動情況的差異，不能看作質點。研究地球繞太陽公轉時，關注的是地球整體的運動，可以將地球看作質點。┃┃要點提煉__■1．理想化模型(1)“理想化模型”是為了使研究的問題得以簡化或研究問題方便而進行的一種科學的抽象，實際并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的為出發點，突出問題的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范圍內對客觀存在的復雜事物的一種近似反映，是物理學中經常采用的一種研究方法。2．對質點的理解(1)質點是用來代替物體的有質量的點，其突出的特點是“具有質量”，但是質點沒有大小、體積、形狀，它與幾何中的“點”有本質區別。(2)質點是一種“理想化模型”。3．實際物體可看成質點的常見情況特別提醒物體能否被視為質點，不是取決于物體的大小，而是看物體的形狀和大小對研究問題的結果的影響是否可忽略。同一物體在不同的問題情景中有的可視為質點，有的則不能視為質點。┃┃典例剖析__■典題1如圖所示，下列幾種情況下的物體，哪些可將物體當作質點來處理(C)A．甲：研究正在吊起貨物的起重機的運動時B．乙：研究正在旋轉的硬幣的運動時C．丙：研究太空中宇宙飛船的位置時D．丁：研究轉動的門的運動時思路引導：eq\x(\a\al(研究對象和,研究問題))→eq\x(\a\al(形狀和大小對,問題有無影響))→eq\x(\a\al(確定能否,看成質點))解析：A、B、D選項中的研究對象的大小、形狀忽略后，起重機、硬幣、門的運動將無法研究，故A、B、D選項中的研究對象不能被當作質點；C選項中宇宙飛船的大小、形狀忽略后，對于確定宇宙飛船的位置無影響，故C項中的宇宙飛船可以被當作質點。思維升華：(1)質點要突出“具有質量”和“占有位置”的特點，但質點沒有大小和形狀，它的質量就是它所代替的物體的質量。(2)質點沒有大小和形狀，因而質點是不可能轉動的，任何轉動的物體在研究其自轉時都不可簡化為質點。┃┃對點訓練__■1．2019年國慶前夕，中國女排在世界杯比賽中，十一連勝成功衛冕世界杯冠軍，為祖國和人民贏得了榮譽，獲習近平祝賀，全體參賽隊員登上天安門國慶花車。在如圖所示的女排比賽中，下列情境中的研究對象可以視為質點的是(B)A．研究女排比賽中選手扣球的動作時B．確定運動員在球場上的位置時C．研究運動員比賽中發出的旋轉球時D．確定落在邊線處排球是否為界內時解析：研究女排比賽中選手扣球動作時，運動員的形狀對研究結果有較大影響，因此運動員不可視為質點，但研究運動員在球場上的位置時可將運動員視為質點，故A錯誤，B正確；在研究發出的旋轉球和排球落點是否在邊線界內時球的大小對研究結果的影響不可忽略，因此，不能視為質點，故C、D錯誤。探究參考系┃┃情境導入__■觀察下面的漫畫，圖中司機說乘車人“你沒動”，而路上的小女孩說他運動得“真快”。關于司機和小女孩對乘車人運動狀態的描述中，司機和小女孩得到了不同的結論，但仔細一想他們都是對的。試分析小女孩和司機各自說話的根據。提示：對于路旁的小女孩，她們觀察乘客是以地面為參考系；而坐在車內的司機觀察乘客是以車為參考系，故得到了不同的結論。┃┃要點提煉__■1．選擇參考系的意義：要描述一個物體的運動，必須首先選好參考系。只有選定參考系后，才能研究物體做怎樣的運動。2．選擇參考系的原則：(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。(2)參考系的選取可以是任意的。在實際問題中，參考系的選取應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為基本原則。(3)在比較不同物體的運動時，應選擇同一參考系。3．參考系的四個特性：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的還是靜止的，都是相對于參考系而言的。任意性參考系的選擇具有任意性，但應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。同一性比較不同物體的運動時，應該選擇同一參考系。差異性同一運動選擇不同的參考系，觀察結果可能不同。特別提醒(1)分析具體的問題時，選擇合適的物體作為參考系，可使問題變得簡單。(2)解題過程中，如果選地面作為參考系可以不指明，但選其他物體作為參考系時必須指明。┃┃典例剖析__■典題2觀察圖中屋頂的炊煙和小紅頭發的飄動方向，可知風與小紅的運動情況，其中正確的是(B)A．風是向左吹的，小紅向左運動的速度比風的小B．風是向左吹的，小紅向左運動的速度比風的大C．風是向右吹的，小紅是向左運動的D．風是向左吹的，小紅是向右運動的思路引導：eq\x(\a\al(選地面為,參考系))→eq\x(\a\al(確定,風向))→eq\x(\a\al(觀察小紅頭發,的飄動方向))→eq\x(\a\al(判定小紅的,運動情況))解析：選地面為參考系，由屋頂的炊煙方向可知風向左吹。因為小紅的頭發向右飄，所以小紅一定向左運動且速度比風速大，故選項B正確。思維升華：對于觀察到運動現象，判斷觀察者觀察時所選取的參考系，有兩種方法：(1)靜物法：明確觀察到的現象中，什么物體是運動的，什么物體是靜止的，靜止的物體可能就是參考系。(2)假設法：假設以某物體為參考系，看對所研究物體運動的描述是否與觀察到的結果一致。若一致，該物體可能就是參考系。┃┃對點訓練__■2．(2020·杭州高一期中)“空手把鋤頭，步行騎水牛，人從橋上過，橋流水不流。”是《中國詩詞大會》某期節目里選用的古詩，從物理學的角度看，其中“橋流水不流”所選擇的參考系是(A)A．水 B．牛C．橋 D．人解析：“橋流水不流”可以理解為“橋動水不動”，意思就是說橋在運動，水在靜止。這是以水為參照物觀察到的現象，故選A。核心素養提升以題說法·啟智培優易錯點(1)：沒有考慮到物質的大小和形態對問題的影響是否可忽略。(2)對參考系的選取理解不透徹。案例(2020·嘉興高一聯考)2019年10月1日是新中國成立第70周年，在舉行國慶70周年大閱兵時，20架直升機在空中組成“70”字樣飛過天安門，以下說法正確的是(D)A．研究直升機的螺旋槳旋轉動作時可以把飛機看作質點B．因為直升機很大，所以不能看作質點C．以飛行員為參考系，直升機是運動的D．以地面為參考系，直升機是運動的錯解：ABC錯因分析：認為直升機很大，且螺旋槳旋轉，所以不能看作質點而誤選AB，認為飛行員和直升機都在高速運動而誤選C。正解：研究直升機螺旋槳轉動動作時，不能忽略直升機的大小和形狀，故選項A錯誤；研究直升機經過天安門的飛行軌跡時可以將直升機視為質點，故選項B錯誤；以飛行員為參考系直升機是靜止的，以地面為參考系，直升機是運動的，故選項C錯誤，D正確。素養警示(1)同一物體在不同的運動情境中，有時可視為質點，有時則不能視為質點，關鍵是看物體的大小和形狀對所研究問題的影響是否可以忽略。(2)被選為參考系的物體都是假定不動的，不能認為只能選擇不動的物體做參考系；同一運動，選擇不同的參考系，可能有不同的結果，不能認為運動情況的描述是唯一的。素養脈絡構建知識構建·整體呈現—eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1