高中物理必修一第一章第一节练习题

高中物理必修一第一章第一节练习题同学们，物理学习的旅程从对最基本运动的描述开始。第一章第一节的内容，为我们打开了认识机械运动的大门，其中涉及的几个核心概念——质点、参考系和坐标系，是整个高中物理乃至更广阔物理学领域的基石。扎实理解这些概念，并能熟练运用它们分析简单的物理情境，是我们后续学习的重要前提。下面，我们通过一些练习题来检验和深化对这些概念的理解。一、概念辨析与理解1.关于质点，下列说法中正确的是（）A.只有体积很小的物体才能看作质点B.研究地球绕太阳公转时，不能将地球看作质点C.观赏跳水运动员的空中姿态时，可将运动员看作质点D.物体能否看作质点，取决于所研究问题的性质解析：质点是一个理想化的物理模型，其核心在于当物体的形状和大小对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时，物体就可以被看作质点。并非体积小的物体就一定能看作质点，例如研究原子内部结构时，原子虽小却不能看作质点；也并非体积大的物体就一定不能看作质点，如研究地球公转时，地球的大小远小于日地距离，其形状和大小对公转研究的影响可以忽略，故地球可看作质点。观赏跳水运动员的姿态，关注的正是其身体各部分的动作和形状变化，因此不能将运动员看作质点。所以，物体能否看作质点，关键取决于所研究问题的性质。本题正确选项为D。2.在描述物体的运动时，关于参考系的选择，下列说法正确的是（）A.参考系必须选择静止不动的物体B.参考系的选择不同，对同一物体运动的描述一定不同C.研究地面上物体的运动时，通常选地面或相对地面静止的物体作为参考系D.被选作参考系的物体，我们假定它是运动的解析：参考系的选择是任意的，并非必须是静止的物体，运动的物体也可以作为参考系，例如我们可以选择行驶的汽车作为参考系来描述路边行人的运动。选择不同的参考系，对同一物体运动的描述可能不同，也可能相同，这取决于物体相对不同参考系的位置变化情况。例如，坐在行驶的火车里的乘客，以火车为参考系是静止的，以地面为参考系是运动的；但若两列火车以相同速度同向行驶，以其中一列火车为参考系观察另一列火车，则是静止的。在研究地面上物体的运动时，为了方便，我们通常选择地面或相对地面静止的物体作为参考系。一旦选定参考系，我们就假定它是静止不动的。因此，本题正确选项为C。3.判断下列说法的正误，并简述理由。*“太阳东升西落”，是以太阳为参考系描述地球的运动。*建立坐标系的目的是为了定量地描述物体的位置及位置的变化。解析：*错误。“太阳东升西落”，描述的是太阳相对于地球的运动情况，因此是以地球为参考系，而非太阳。若以太阳为参考系，则是地球绕太阳运动。*正确。坐标系是在选定参考系的基础上，用一组有序的数字来精确地表示物体在空间中的位置。通过坐标的变化，我们可以定量地描述物体位置的改变，这是进一步研究物体运动规律的基础。二、情境分析与应用4.分析在下列研究情境中，能否将研究对象看作质点，并说明理由。*研究从北京开往上海的一列火车的运行总时间。*研究一列火车通过一座桥梁所需的时间。*研究体操运动员在平衡木上的动作完成情况。*研究地球绕太阳公转一周的时间。解析：*能看作质点。火车从北京到上海的距离远大于火车自身的长度，火车的长度对运行总时间的影响可以忽略不计，我们只需关注火车整体的位置变化。*不能看作质点。研究火车通过桥梁的时间，需要考虑火车的长度（从火车头进入桥梁到火车尾离开桥梁），火车的形状和大小在此情境中不可忽略。*不能看作质点。研究体操运动员的动作，重点在于运动员身体各部位的姿态、动作的协调性和规范性，运动员的形状和大小是研究的核心，因此不能忽略。*能看作质点。地球绕太阳公转时，地球的直径（约一万多千米）与地球到太阳的距离（约一亿五千万千米）相比，非常小，地球自身的大小和形状对公转周期的研究影响极小，可以忽略，故可将地球看作质点。5.公路上有一辆正在行驶的汽车。*若以路旁的电线杆为参考系，汽车是运动的还是静止的？汽车上的乘客是运动的还是静止的？*若以汽车本身为参考系，电线杆是运动的还是静止的？汽车上的乘客是运动的还是静止的？*上述两种情况中，对汽车和乘客运动状态的描述为何不同？这说明了什么物理道理？解析：*以路旁的电线杆为参考系，汽车相对于电线杆的位置在不断变化，因此汽车是运动的；汽车上的乘客相对于电线杆的位置也在不断变化，因此乘客也是运动的。*以汽车本身为参考系，电线杆相对于汽车的位置在不断变化（向后退去），因此电线杆是运动的；汽车上的乘客相对于汽车本身的位置没有发生变化，因此乘客是静止的。*上述两种情况对汽车和乘客运动状态的描述不同，是因为所选取的参考系不同。这说明了物体的运动和静止是相对的，描述物体的运动必须首先选定参考系，参考系的选择不同，对同一物体运动状态的描述可能不同。6.一同学在操场跑道上跑步，他从跑道的A点出发，沿直线跑到B点，然后再沿原路线返回至A点。若要详细描述该同学在不同时刻的位置，如何建立一个合适的坐标系？并说明坐标轴的方向、原点及单位。解析：由于该同学的运动轨迹是直线（从A到B再回到A），因此建立一维坐标系即可。*坐标轴方向：可以规定从A点指向B点的方向为坐标轴的正方向（例如x轴正方向）。*原点：可以选择A点作为坐标原点（x=0）。*单位：通常选用米（m）作为单位。这样，A点的坐标为x=0，B点的坐标可以设为x=L（L为A、B两点间的距离）。当同学在A、B之间运动时，其位置坐标x在0到L之间变化；当他从B点返回A点时，坐标x从L逐渐减小到0。通过记录不同时刻t对应的坐标x，就能详细描述他的位置了。总结与思考通过以上练习，我们可以看出，质点、参考系和坐标系这三个基本概念虽然简单，但深刻理解并灵活运用并非易事。质点模型的建立体现了物理学中抓住主要矛盾、忽略次要因素的理想化思想；参考系的引入揭示