高中物理必修第一册1.1

1．质点参考系核心素养定位物理观念(1)了解质点的含义，知道质点是理想化的物理模型．(2)了解参考系的概念及其对描述物体运动的意义．科学思维(1)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)结合实例，了解不同参考系中对同一运动的描述可能不同．科学探究(1)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．(2)通过对参考系的理解，体会运动的相对性和绝对性．科学态度与责任知道物理学研究的很多问题就在身边，对自然界有好奇心，具有探索的精神；认识物理模型在探索自然规律中的作用．一、物体和质点1．机械运动：物体的________随时间的变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，叫作机械运动．如图所示，地球、足球、猎豹等运动皆属于机械运动．2．质点：忽略物体的________和________，把物体简化为一个具有________的点．3．物体看作质点的条件：一个物体能否看成质点是由________________决定的，当物体的________和________对研究问题的影响可忽略时，可把物体看作质点．质点是一种理想化模型二、参考系1．运动与静止(1)自然界的一切物体都处于永恒的________中，运动是________的．(2)描述某个物体的位置随时间的变化，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的________性．2．参考系：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，这种用来作为________的物体叫作参考系．假定不动的物体3．参考系的选择是________(填“任意”或“唯一”)的．4．选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，其结果往往____________(填“会有所不同”或“一定相同”)．【情境思考】如图所示是某手机地图软件导航图，由图像可知起始小圆点表示导航者此时的位置，而终止小圆点是导航者将要到达的位置．请对以下结论作出判断：(1)在研究导航者的运动路径时，可以将导航者看成质点．()(2)在研究导航者的运动时间时，可以将导航者看成质点．()(3)在研究导航者所驾驶轿车轮胎上某点的运动时，可以将轿车看成质点．()(4)导航图上的小圆点就是把导航者看成了一个点，以便于导航者观察和使用地图．()(5)当导航者运动时，导航图上的小圆点也随之运动，是以导航者为参考系的．()(6)当导航者运动时，导航图上的小圆点也随之运动，是以周围的房屋、道路为参考系的．()理想化模型在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法．高中阶段还要学到“点电荷”“光线”“光滑表面”等等理想化模型．诗词中的物理知识(1)“飞流直下三千尺”是以“山体”或“地面”为参考系的．(2)“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中的“青山相对出”选择的参考系是“孤帆”，若选择的参考系是“地面”，“青山”是静止的．(3)“空手把锄头，步行骑水牛．人从桥上过，桥流水不流”中的“桥流”选择的参考系是水；若选择的参考系是“地面”，“桥”是静止的．为何将“参照物”改为“参考系”？初中时我们研究简单的运动，不涉及运动方向，只比较物体的位置变或不变．而随着研究的深入，我们要对带有方向的复杂的运动进行定量描述，就不能只选一个物体，而要构建一个物体系统，这个系统会包括参照物，也包括固定在参照物上的坐标系(带有方向的刻度尺)和记录时间的钟表等“其他物体”，这样，参考系的称谓会更加准确、科学．目标一质点【导思】(选自鲁科版新教材“物理聊吧”)沿某方向推动桌面上的教科书(如图)，若要测量书移动的距离，能否将它视为质点？为什么？书围绕自身某点转动．若要讨论书边缘某点的运动情况，能否将书视为质点？为什么？说一说，还有哪些可将一个物体视为质点(或不能视为质点)的问题情境．【归纳】1．判断物体能否看成质点的条件(1)物体的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计．(2)物体上各点的运动情况完全相同，整个物体的运动也可以简化为一个点的运动．2．质点的特点(1)质点是用来代替物体的有质量的点，它忽略了物体的大小和形状等次要因素，而突出了物体具有质量这个主要因素．它与几何中的“点”有本质区别．(2)质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上是不存在的．【典例】例12022年2月28日，科技部高技术研究发展中心发布火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星荣获2021年度中国科学十大进展．如图所示为火星车“祝融号”在着陆平台附近后退移动和原地转弯过程中的一幅画面．下列情况中火星车一定可视为质点的是()A．火星车转弯时B．在火星表面穿越狭窄山谷时C．确定火星车在火星表面相对位置时D．火星车驶离着陆平台过程中例2在2022年北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛上，我国运动员徐梦桃凭借一套超高难度动作BF－F－F(向后翻腾三周加转体三周)，拿下了108.61分，一举夺得金牌．以下研究过程，能将运动员视为质点的是()A．助滑雪道上的路程B．落地状态C．向后翻腾三周D．转体三周例3[2022·浙江1月]下列说法正确的是()A．研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成质点B．研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点C．研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略D．研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同目标二参考系【导思】1．如图，行驶的汽车中的司机与乘客在交流，汽车外的人认为他们随汽车一起运动，但他们彼此看对方却是静止的．为什么人们的看法会不一样呢？2．应该怎样描述物体的运动情况呢？【归纳】1．选取参考系的意义：静止是相对的，运动是绝对的．要描述一个物体的运动，首先必须选定参考系，之后才能确定物体的位置、研究物体的运动．对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果往往不同．2．参考系的选取原则(1)参考系的选取可以是任意的，但在实际问题中，参考系的选取应以使研究问题尽可能方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．例如研究火车的运动时，一般选取地面或相对于地面静止的物体(如站台)作为参考系；研究火车上物体的运动时，一般选取火车作为参考系．(2)在比较不同物体的运动时，应选择同一参考系．【典例】例4[2023·济南学考检测]坐在行驶公交车上的某同学，看到公路旁的楼房在向后退，而与该公交车同向行驶的电动车却是静止的，则该同学选择的参考系是()A．大地B．太阳C．公交车D．公路旁的楼房例5[2023·浙江联考]2021年5月30日，我国“天舟二号”货运飞船与“天和”核心舱成功交会对接．如图所示为“天舟”与“天和”对接成功后在轨运行的情境，则()A．选地球为参考系，“天舟”是静止的B．选地球为参考系，“天和”是静止的C．选“天和”为参考系，“天舟”是运动的D．选“天舟”为参考系，“天和”是静止的1．第32届夏季奥林匹克运动会于2020年在日本东京举行．东京成为奥运史上亚洲第一个举办两次奥运会的城市，在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是()2．质点是一种理想化的物理模型，在实际应用中是否把某一物体看作质点要具体问题具体分析，如图所示的各图中能看作质点的是()A．研究地球上重力的变化B．火星探测器“天问一号”发射升空C．研究体操运动员单臂大回环时身体各部分运动情况D．测定高铁列车通过比其略长的隧道所需的时间3．[2023·广西梧州高一期中]中国设计制造的高铁列车，平稳性处于国际领先水平．在列车运行过程中，有外国记者把硬币竖立在列车车厢的窗台上，记者发现硬币能长时间保持静止，如图，他选择的参考系是()A．车厢的窗台B．铁轨C．路边的树木D．站台4．(多选)在下列诗句中，对加浪纹线的字理解正确的是()A．“大漠孤烟直，长河落日圆”中的“日”可看作质点B.“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”中的“轻舟”可看作质点C.“天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”中的“草”可看作质点D．“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”中“青山”选择的参考系是孤帆5．(多选)无人战斗机由无人侦察机发展而来，但其复杂程度远高于无人侦察机，下列可将无人战斗机视为质点的是()A．研究人员测试无人战斗机的飞行速度时B．研究人员观察无人战斗机飞行姿态、测各项技术参数时C．敌方确定无人战斗机位置时D．敌方欲对无人战斗机关键部位实施打击时6．如图所示，新中国成立70周年阅兵仪式上，国产武装直升机排列并保持“70”字样编队从天安门上空整齐飞过．甲、乙分别是编队中的两架直升机，则()A．以甲为参考系，乙是运动的B．以乙为参考系，甲是运动的C．以甲为参考系，坐在观众席上的观众都是静止的D．以乙为参考系，“70”字样编队中所有直升机都是静止的1．质点参考系导学掌握必备知识一、1．空间位置2．大小形状质量3．所要研究的问题大小形状二、1．(1)运动绝对(2)相对2．参考3．任意4．会有所不同情境思考答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)√共研突破关键能力目标一提示：(1)书沿某方向在桌面上运动时，各点的运动情况相同，若要测量书移动的距离，可以用一个点的运动来表示整本书的运动情况，故可将书视为质点．(2)书围绕自身某点转动时，书上各点的运动情况不同，故不能将书视为质点．(3)①求火车从北京到广州的时间时可以将火车视为质点，若求火车经过某座桥梁的时间就不能将火车视为质点．②研究篮球运动员投球动作时不能将运动员视为质点，若研究运动员在球场上的站位及运动轨迹时可将运动员视为质点．[例1]解析：在确定火星车转弯时，或者在火星表面穿越狭窄山谷时，或者火星车驶离着陆平台过程中，火星车的大小不能忽略不计，不能看作质点；而在确定火星车在火星表面相对位置时，火星车的大小和形状可视为次要因素可忽略，因此可视为质点．答案：C[例2]解析：在研究她在助滑雪道上的路程时，可忽略她的形状和大小，可看做质点，选项A正确；在研究她的落地状态、向后翻腾三周以及转体三周时，不能将她看做质点，否则就没动作可言了，选项B、C、D错误．故选A.答案：A[例3]解析：研究排球运动员扣球的动作时，排球不同点的运动情况是不同的，因此排球不能看成质点，故选项A错误；研究乒乓球运动员的发球技术时，主要看乒乓球的旋转，乒乓球上不同点的旋转情况并不相同，因此此时不能将乒乓球视为质点，故选项B正确；研究羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球的各点的运动情况并不相同，因此不能忽略羽毛球的大小而将羽毛球视为质点，故选项C错误；研究体操运动员的平衡木动作时，要看运动员的动作，此时运动员身体的各部分速度是不同的，故选项D错误．答案：B目标二1．提示：汽车外的人认为他们随汽车一起运动，是以地面为参考的；司机与乘客彼此看对方是静止的，是以汽车为参考的．2．提示：由上面的分析可知，要描述一个物体的运动情况，需要先选择某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化．[例4]解析：公路旁的楼房相对公交车向后退，与公交车同向行驶的电动车相对公交车静止，都是以公交车为参考系，故A、B、D错误，C正确．答案：C[例5]解析：选地球为参考系，“天舟”和“天和”绕地球运动，A、B错误；“天舟”和“天和”对接后速度相同，选“天和”为参考系，“天舟”是静止的，选“天舟”为参考系，“天和”是静止的，C错误，D正确．答案：D精练落实学科素养1．解析：马拉松比赛时，由于路程长，运动员的体积可以忽略，可以将其视为质点，故选项A符合题意；跳水时，评委要关注运动员的动作，所以不能将运动员视为质点，故选项B不符合题意；击剑时评委需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故选项C不符合题意；体操比赛时评委主要根据体操运动员的肢体动作进行评分，所以不能将其视为质点，故选项D不符合题意．答案：A2．解析：研究地球上重力的变化，地球自身的形状和大小不能忽略，不能视为质点，故A错误；火星探测器发射升空过程，探测器的大小相对升空经过的路径长度可以忽略不计，所以能视为质点，故B正确；研究体操运动员单臂大回环时身体各部分运动情况，运动员的形状和大小不能忽略，所以不能视为质点，故C错误；高铁列车的长度相对隧道不能忽略不计，不能视为质点，故D错误．故选B.答案：B3．解析：列车上的硬币相对于站台、铁轨、路边的树木位置都发生了改变，因此是运动的；硬币相对于车厢的窗台位置没有发生改变，所以是静止的，故A正确，B、C、D错误．答案：A4．解析：选项A中的“圆”表示形状，选项C中的“低”表示动作，所涉及的物体都不能看作质点；选项B中“轻舟”与“万重山”相比可看作质点；D选项中“青山相对出”中的“出”字表示“青山”是运动的，其参考系是孤帆．答案：BD5．解析：测试无人战斗机的飞行速度或确定其位置时，无需考虑其形状、大小，可将其看成质点，A、C正确；而观察无人战斗机飞行姿态或确定关键部位时，都必须考虑其形状、大小，不能看成质点，B、D错误．答案：AC6．解析：甲和乙相对静止，所以以甲为参考系，乙是静止的，以乙为参考系，甲是静止的，故A、B错误；观众相对甲有位置变化，所以以甲为参考系，观众是运动的，故C错误；乙和编队中的直升机都是相对静止的，因此以乙为参考系，编队中的直升机都是静止的，故D正确．答案：D课后检测卷一、选择题(本题共10小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.(浙江丽水高一期末)某地举行了50km城市超级马拉松赛,经过激烈的角逐,某选手以2h57min8s获得冠军。关于本次马拉松比赛,以下说法不正确的是()A.研究选手运动轨迹时,可以将选手看成质点B.“2h57min8s”指的是时间间隔C.“50km”指的是路程D.冠军选手全程平均速度为16.9km/h解析研究选手运动轨迹时,运动员肢体的形状能忽略不计,所以运动员可视为质点,故A正确;成绩“2h57min8s”是指从起点到终点所用时间,为时间间隔,故B正确;文中“50km”指的是运动员的路程,故C正确;平均速度公式v=ΔxΔt,式中Δx表示位移,由于文中没有提供起点到终点之间的直线距离,即位移,所以不能求解运动员的平均速度,故D错误;本题选不正确的,答案D2.趣味运动会中有一项“折返跑”比赛,如图所示,A、B两点间的距离为50m,运动员从A点出发,沿直线运动到B点,然后沿原路返回到A点。在此过程中,运动员的位移大小和路程分别为()A.0,100m B.50m,0C.100m,100m D.100m,50m解析运动员从A点出发,沿直线运动到B点,然后沿原路返回到A点,回到出发点,故位移为0,路程为轨迹长度100m,故选A。答案A3.(福建福州高一期末)一质点沿x轴做直线运动,其位置坐标随时间变化的关系为x=5+2t2+t3,其中x、t的单位分别为m、s,则质点在第3s内的平均速度大小是()A.5m/s B.16m/s C.29m/s D.30m/s解析由x=5+2t2+t3可知,当t=2s时x2=21m,当t=3s时x3=50m,则质点在第3s内的平均速度大小是v=x3-x2Δt=50-答案C4.(山东潍坊高一期中)物体做方向不变的直线运动,若以该运动方向为正方向,且在任意连续相等位移内速度变化量Δv相等。关于物体的运动情况,下列说法正确的是()A.若Δv=0,物体做匀速运动B.若Δv<0,物体做匀减速运动C.若Δv<0,物体做加速度逐渐增大的减速运动D.若Δv>0,物体做加速度逐渐减小的加速运动解析Δv=0说明物体运动的速度大小没有发生改变,则物体做匀速运动,故A正确;Δv<0说明物体运动的速度在逐渐减小,通过任意相等位移所用时间Δt将逐渐增大,由加速度a=ΔvΔt可知,加速度逐渐减小,物体做加速度逐渐减小的减速运动,故B、C错误;Δv>0说明物体运动的速度逐渐增加,通过任意相等位移所用时间Δt将逐渐减小,由加速度a=ΔvΔt可知,加速度逐渐增大答案A5.(湖南高一月考)如图所示是A、B两汽车从同一地点开始运动的x-t图像,下列说法正确的是()A.B车做曲线运动B.A车2s时的速度为20m/sC.B车前4s做加速运动,4s后做减速运动 D.前4s内B车的平均速度比A车大解析x-t图像只能表示直线运动的规律,两个物体都做直线运动,A错误;根据图像的斜率表示速度,可得vA=xt=804m/s=20m/s,B正确;B车前4s倾斜程度逐渐减小,做减速运动,4s后倾斜程度也逐渐减小,做减速运动,C错误;前4s内A、B两车的位移相同,时间相同答案B6.(浙江高一月考)某地区间测速是在两监测点安装监控和测速探头,测出同一辆车通过两个监测点的时间,再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速,如果这个平均车速超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点A、B相距20km,一辆汽车10时31分通过监测点A的速度为100km/h,10时40分通过监测点B的速度为110km/h,该路段区间测速最高限速120km/h,则下列说法正确的是()A.该车的平均速度为105km/h,所以该车未超速B.该车经过A、B两点时瞬时速度都小于最高限速,所以该车未超速C.在该测速区间,该车某时刻速度不可能超过120km/hD.根据题意计算,该车已超速解析通过该路段的时间为t=9min=320h,则通过该路段的平均速度为v=xt=20km320h=133km/h>120km/h,由此可知,该车已超速,故A、B错误,D正确;因通过该路段的平均速度为133km/h,故在该测速区间答案D7.(广东广州高一期末)某辆汽车启动后经过10s,速度表指针位置如图所示,则()A.此时汽车的瞬时速度大小是70km/hB.启动10s内汽车的加速度为7m/s2C.启动后10s内汽车的平均速度是70km/hD.启动后10s内汽车行驶的路程是70km解析汽车的速度表显示的是瞬时速度,由图可知在第10s末汽车的瞬时速度大小是70km/h,A正确;a=ΔvΔt=703.6-010m/s2=3518m/s2,B错误;启动后10答案A8.在平直公路上,甲以10m/s的速度运动,乙以5m/s的速度运动,甲、乙从同一点出发,则()A.同向运动时,甲观察到乙以5m/s的速度远离B.同向运动时,乙观察到甲以5m/s的速度靠近C.反向运动时,甲观察到乙以15m/s的速度远离D.反向运动时,乙观察到甲以15m/s的速度靠近解析同向运动时,甲观察乙时是以甲为参考系,此时乙以5m/s的速度远离,故A正确;同向运动时,乙观察甲时是以乙为参考系,此时甲以5m/s的速度远离,故B不正确;反向运动时,甲观察乙时是以甲为参考系,此时乙以15m/s的速度远离,故C正确;反向运动时,乙观察甲时是以乙为参考系,此时甲以15m/s的速度远离,故D不正确。答案AC9.(湖南湘潭高一期中)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为5m/s,1s后速度大小变为11m/s,在这1s内物体的加速度大小可能为()A.4m/s2 B.6m/s2C.12m/s2 D.16m/s2解析根据加速度定义式a=v-v0t,以初速度的方向作为正方向,若末速度的方向与初速度的方向相同,则a=11-51m/s2=6m/s2,若末速度的方向与初速度的方向相反,则a'=-11-51m/s2答案BD10.(湖北高一月考)两质点A、B从同一地点开始运动的速度—时间图像如图所示,下列说法正确的是()A.质点A的加速度大小为2m/s2B.t=1s时,质点B的运动方向发生改变C.t=2s时,质点B的加速度方向不变D.B的加速度大小始终为1m/s2解析因v-t图像的斜率表示加速度,则质点A的加速度大小为a=ΔvΔt=24m/s2=0.5m/s2,选项A错误;因0~2s内质点B的速度均为负值,可知t=1s时,质点B的运动方向没有发生改变,选项B错误;因v-t图像的斜率表示加速度,则在1~4s内质点B的加速度不变,即t=2s时,质点B的加速度方向不变,选项C正确;0~1s内和1~4s内质点B的加速度方向不同,但加速度大小均为a'=11m/s2=1答案CD二、实验题(本题共2小题,共16分)11.(8分)(浙江温州高一期末)打点计时器是高中物理实验中常用来记录时间和位移的实验器材,请你根据所学知识回答下列问题。(1)图甲、乙是两种打点计时器的图片,其中乙是计时器;

(2)图乙所示打点计时器使用的电源为;

A.直流8V B.交流8VC.直流220V D.交流220V(3)某次实验过程中,小车拖动纸带运动,用打点计时器打出一条纸带,如图丙所示,从某一清晰点开始,描出O、A、B、C、D五个计数点,相邻两个计数点间有四个点未画出,用刻度尺量出各点与O点间距离,已知纸带的右端与小车相连接,所用电源的频率为50Hz,则判断小车做(选填“加速”或“减速”)直线运动,打下B点时小车运动的速度为m/s。

丙解析(1)从题中图片可以看出,甲是电磁打点计时器,乙是电火花计时器。(2)电火花计时器使用的电源为220V的交流电源,故选D。(3)由于是纸带的右端与小车相连接,纸带从右向左打点距离越来越小,可知小车做减速直线运动。打下B点时小车运动的速度约为AC段的平均速度,即vB=xAC2T=(15.90-答案(1)电火花(2)D(3)减速0.6212.(8分)(山西实验中学高一月考)某实验小组使用如图所示的气垫导轨装置测定滑块的加速度a。滑块上安装了宽度为d的遮光条,当滑块通过两个光电门时,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个和第二个光电门的时间,分别为Δt1和Δt2。已知遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t。根据已知条件回答下列问题(结果用题中所给符号表示)。(1)滑块通过第一个光电门的速度为;

(2)滑块