1. 质点 参考系 空间 时间教案（名师）

第1节

质点

参考系

空间

时间

学习目标: 1.理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件。

2.理解参考系的概念，知道物体的运动具有相对性。

3.知道空间的概念，能区分时刻和时间，会在坐标轴上表示时间和时刻。

4.体会科学研究中建立物理模型的过程和方法。

教学的重难点：1.重点理解四个概念——质点、参考系、时间、时刻；

2.难点是如何将一个物体能看作质点处理及建立物理模型的方法。

教学内容：

一、课前预习

１机械运动

物理运动有多种形式，其中最简单的一种是一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫做机械运动。

２质点

[观图助学]

如图是相同时间间隔拍摄的四幅照片，把跑步者的位置与背景联系起来，你可以得出什么结论？

把按一定时间间隔拍摄的四张照片叠加起来组成的一张图像，即为跑步者在某阶段跑步的运动图。能否把跑步者缩小为一个点，可以把跑步者看成质点吗？

（1）在研究一个物体的运动时，如果被研究物体的形状和大小在所讨论的问题中可以忽略，就可把整个物体简化为一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点称

为质点。质点是一个理想化的物理模型。

（2）一个物体能否看做质点，完全取决于所研究问题的性质，而不是看物体实际体积的大小。

[理解概念] 判断下列说法是否正确。

(1)很小的物体一定能看成质点。(×) (2)做直线运动的物体一定能看成质点。(×) ３、参考系

[观图助学]

坐在车上的人以什么物体做参考感觉自己是静止的？站在地面上的人以什么物体做参考感觉车上的人是运动的？

（1）物体的运动和静止是相对的，要确定一个物体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参考，这个被选作参考的物体叫做参照物，也称为参考系。

（2）选择的参考系不同，对同一研究对象运动情况的描述就可能不同。在研究地面上物体的运动时，通常取地面或相对于地面静止的物体为参考系。

[理解概念] 判断下列说法是否正确。

(1)参考系一定要选静止不动的物体。(×) (2)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。(×) (3)“抬头望明月，月在云中行”，诗句中描述的运动选取的参考系是月。(×) ４、空间

时间

时刻

[观图助学]

8：00和8：15和15分钟哪个表示时刻？哪个表示时间间隔？

“五点钟”和“半个小时”哪个指时刻？哪个指时间间隔？

1.任何物体的运动都是在空间和时间中进行的。2.时刻：指某一瞬时。

3.时间：指两个时刻之间的间隔。[来源学*科*网][来源:Zxxk.Com]

4.时刻和时间可以在表示时间的时间轴上表示出来，时间轴上的一个点表示时刻；时间轴上的一段距离表示时间。如果t1、t2分别对应于时间轴上的两个点，则两个时刻之间的时间Δt＝t2－t1。

[理解概念] 判断下列说法是否正确。

(1)时刻就是一瞬间，即一段很短的时间间隔。(×) (2)一分钟可以分成60个时刻。(×) 二、课堂探究

１.

质点及物体看做质点的条件

[观察] 如图1所示为撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。讨论并回答下列问题，体会质点模型的建立过程。

图1 [探究] (1)教练纠正运动员的错误动作时，能否将运动员看成质点？

(2)分析运动员的助跑速度时，能否将运动员看成质点？

(3)测量运动员所跳高度(判定运动员是否打破世界纪录)时，能否将运动员看成质点？

答案

(1)不能，纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)；(2)能，分析运动员的助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作(即运动员的形状及大小)；(3)能，理由同(2)。

[探究归纳] 1.理解质点应注意以下几点

(1)一个物体能否被看成质点是由所研究问题的性质决定的，要视具体情况而定。同一个物体，在某种情形下可以看成质点，但在另外一种情形下就不一定能看成质点。

(2)物体能否被看成质点，与物体的大小和形状没有必然联系。

(3)质点就是没有形状和大小，只具有质量的物质点。

(4)质点不同于几何中的“点”，因为质点具有质量而几何中的点无质量；也不同于微观粒子(如电子、质子等)，因为微观粒子是实际存在的，而质点是“理想化模型”，实际是不存在的。

2.可将物体看成质点的几种情况

[试题案例] [例1]

第31届夏季奥林匹克运动会于2016年8月5日到8月21日在巴西里约热内卢举行。下列比赛项目中，可将运动员视为质点的是(

)

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正确；跳水时，裁判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错误；击剑时裁判需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故选项C错误；裁判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错误。

答案

A [针对训练1]

2017年第13届全运会在天津市举行。下列比赛中可把研究对象看成质点的是(

) A.研究苏炳添在百米跑比赛时的起跑动作

B.研究乒乓球男子单打冠军马龙的发球动作

C.研究女子3米板冠军施廷懋的跳水动作

D.研究女子50米步枪三姿比赛中运动员射出的子弹轨迹

解析

质点是理想化的物理模型，当物体的大小和形状对研究的问题没有影响或影响很小可忽略不计时，物体可以看做质点，研究苏炳添在百米比赛时的起跑动作、马龙的发球动作、施廷懋的跳水动作，他们的形状不能忽略，故不能看成质点；而研究运动员射出的子弹轨迹时，子弹的大小、形状可以忽略，所以选项D正确。

答案

D ２、参考系理解

[观察] 如图2，两名同学正坐在高速行驶的列车中。

图2 [探究] (1)列车里的同学认为对面同学是运动的还是静止的，他选择的参考系是什么？

(2)列车外的人认为列车里的同学是运动还是静止的，他选择的参考系是什么？两次的观察结果不同说明了什么？

答案

(1)列车里的同学认为对面同学是静止的，他选择的参考系是列车。

(2)列车外的人认为列车里的同学是运动的，他选择的参考系是地面。可见选择不同的参考系，观察结果一般不同。

[探究归纳]

1.选取原则：以研究对象运动情况的描述尽可能简洁、方便为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。

2.对参考系的理解

(1)标准性：选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。

(2)任意性：参考系的选择具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系。

(3)统一性：在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，必须选择同一参考系。

(4)相对性：同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。例如，坐在行驶的车中的乘客，若以地面为参考系，则乘客是运动的；若以车为参考系，则乘客是静止的。

[试题案例] [例2]

火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节。在某次运动会火炬传递中，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图3所示。关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法中正确的是(

)

图3 A.甲、乙两火炬手一定都在向右运动

B.甲、乙两火炬手一定都在向左运动

C.甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动

D.甲火炬手可能停止了运动，乙火炬手一定向左运动

解析

根据旗帜的飘动情况可知风向左吹。甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘，由于旗杆是静止的，所以甲火炬手可能相对于地面静止，也可能向右运动，还可能向左运动，但此时的运动速度比风速慢；乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘动，表明乙火炬手只能向左运动。选项D正确。

答案

D

判断物体是否运动的一般思路

(1)根据参考系的选取原则选取参考系。

(2)看物体与所选参考系之间的位置是否发生变化。

(3)若变，则物体是运动的；若不变，则物体是静止的。[来源:Zxxk.Com][来源学科网ZXXK]

[针对训练2]

如图4所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑雪运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方法表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是(

)

图4 A.大地

C.摄影师

B.太阳

D.步行的人

解析

摄影师与滑雪运动员以相同的速度运动，摄影师以自己为参考系观察，这样滑雪运动员就是静止的，背景就是“运动”的。

答案

C ３.

时刻和时间间隔的理解

[观察] 如图5甲、乙所示：“上午8时上课、8时45分下课”、“每节课45分钟”、“第2 s初”、“第5 s末”、“第6 s内”……

图5 [探究] (1)以上说法中，哪些表示时刻？哪些表示时间间隔？

(2)“第2 s初”、“第5 s末”、“第6 s内”分别对应时间轴上的哪一点或哪一段？在图乙上标明。

答案

(1)时刻有“8时”、“8时45分”、“第2 s初”、“第5 s末”；时间间隔有“45分钟”、“第6 s内”。

(2)

[探究归纳]

1.时刻和时间间隔的表示方法的不同

在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。如图所示，0～3 s表示

3 s的时间间隔，即前3 s；4～5 s 表示第5 s内，是1 s的时间间隔。坐标“1”所对应的刻度线记为第1 s末，也为第2 s初，是时刻。

2.时间间隔与时刻的区别和联系

物理意义

时间轴上的表示方法

区别

表述方法

时间间隔

两时刻间的间隔

时间轴上的一段线段表示一段时间

“3 s内”、“前3 s内”、“后3 s内”、“第1 s内”、“第1 s 到第3 s”等均指时间间隔

联系

[试题案例] [例3] (多选)关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是(

) A.物体在5 s时指的是物体在5 s末时，指的是时刻

B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间间隔

C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间间隔

D.第4 s末就是第5 s初，指的是时刻

解析

画出时间轴

时刻

某一瞬时

时间轴上的点表示一个时刻

“3 s末”、“第3 s末”、“第4 s初”、“八点半”等均指时刻

两个时刻的间隔即为时间间隔，即Δt＝t2－t1

从坐标轴上分析，选项A、C、D正确。

答案

ACD

区分时刻和时间间隔的方法

(1)利用上下文判断：分析所给的说法，根据题意体会。

(2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻或时间间隔标出来，时刻对应一个点，时间间隔对应一条线段。

[针对训练3]

(多选)北京时间2018年1月7日7点30分，2018厦门马拉松赛在厦门举行，埃塞俄比亚选手德吉那·德比拉以2小时11分29秒的成绩获男子组冠军。下列说法正确的是(

) A.1月7日7点30分表示时间间隔

B.2小时11分29秒表示时间间隔

C.1月7日7点30分表示时刻

D.2小时11分29秒表示时刻

解析

1月7日7点30分表示时刻，2小时11分29秒表示时间间隔，故选B、C。源学科网Z,X,X,K][来

答案

BC ４.物理模型的构建培养，物理学科素养的形成

1.“理想化模型”的理解

(1)实际并不存在

“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题的方便而进行的一种科学的抽象。

(2)突出主要因素

“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。

(3)“理想化模型”是物理学中常用的一种研究方法。

2.质点模型

(1)模型构建

①质点是用来代替物体的有质量的点，没有大小、体积和形状，它与几何的点有本质的区别。

②质点是一种典型的理想化模型。

(2)适用对象

在研究物体的运动时，当物体的形状和大小对于所研究的问题可以忽略不计时，物体就可以看成质点。

【针对训练】

(多选)下列关于质点的说法正确的是(

) A.研究神舟十一号飞船绕地球运转的轨迹时，可以把飞船看成质点

B.研究乒乓球运动员如何打出漂亮的弧圈球时，可以把乒乓球看成质点

C.研究校运动会上小明同学优美而标准的跳高动作时，不能把他看成质点

D.研究D9578次动车从温州南站开往上海虹桥站的运动时，可以把动车看成质点

解析

研究对象的大小、形状对所探讨的问题没有影响时，可以将研究对象视为质点，选项A正确；如果将乒乓球视为质点，就无法研究弧圈球的技术问题了，选项B错误；研究跳高动作时，不可将运动员小明视为质点，选项C正确；D9578次动车的长度与温州到上海的距离相比小很多，可以将动车视为质点，选项D正确。

答案

ACD ５.课堂作业反馈

1.下列关于质点的说法正确的是(

) A.质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以引入这个概念没有多大意义

B.体积很小的物体更容易看做质点

C.凡轻小的物体，皆可看做质点

D.当物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点

解析

建立理想化模型是物理中重要的研究方法，对于复杂问题的研究有重大的意义，选项A错误；一个物体能否看做质点不应看其大小，关键是看其大小对于研究的问题的影响能否忽略，体积很小的物体有时可以看成质点，有时不能看成质点，B错误；一个物体能否看做质点不以轻重而论，C错误；物体能否看成质点取决于其大小和形状对所研究的问题是否属于无关或次要因素，若是就可以看成质点，D正确。

答案

D 2.如图6为正在航拍的旋翼无人机，下列过程能将无人机看成质点的是(

)

图6 A.调节无人机旋翼转速

B.调节摄像机镜头方向

C.研究无人机空中停留时间

D.研究风力、风向对无人机的影响

解析

调节飞机旋翼的转速时，飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计，不能看作质点，选项A错误；调整飞机上摄像机镜头的方向时，摄像头的大小不能忽略，选项B错误；研究无人机空中停留时间，飞机的大小可忽略，选项C正确；研究风力、风向对无人机的影响，飞机的大小和形状不能忽略不计，不能看作质点，选项D错误。

答案

C 3.下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是(

) A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的

B.“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以“潮水”为参考系的

C.“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的

D.升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的

解析

A项以静止的地面为参考系；B项以观众为参考系；D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系；故只有C正确。

答案

C 4.(多选)关于时刻和时间间隔，下列说法正确是(

) A.2018年1月9日11时24分，我国在太原卫星发射中心用长征二号丁运载火箭将高景一号03、04星成功送入预定轨道，这里指时刻

B.高速摄象机拍摄子弹穿过苹果瞬间的照片，曝光时间为10－6 s，这里指的是时刻

C.中央电视台每晚新闻联播开始的时间是19时，这里指的是时间间隔

D.物体在第4 s内指的是物体在第3 s末到第4 s末这段时间间隔

解析

2018年1月9日11时24分指时刻，选项A正确；10－6 s虽然很短，但指的是时间间隔，选项B错误；新闻联播开始于19时，指的是时刻，选项C错误；画时间轴可看出，选项D正确。

答案

AD 5.2015年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式在天安门广场举行。如图7所示，七架战机保持“固定队列”在天安门广场上空飞过。下列说法正确的是(

)

图7 A.以某飞机为参考系，其他飞机是静止的

B.以飞行员为参考系，广场上的观众是静止的

C.以某飞行员为参考系，其他飞行员是运动的

D.以广场上的观众为参考系，飞机是竖直向上运动的

解析

参考系是被选作参考的物体，因此，固定队列中的飞机(或飞机中的人)为参考系时，队列中的其他飞机和其他飞行员是静止的，广场上的观众是运动的；以广场上的人作为参考系时，飞机是水平运动的。故选项A正确。

答案

A ６.合格性检测

1.下列物体可以当作质点的是(

) A.因为原子核很小，所以原子核一定可以当作质点

B.研究和观察日食时，可以把太阳当作质点

C.研究乒乓球旋转时，可把乒乓球当作质点

D.研究“嫦娥三号”绕月球的转动周期时，可把“嫦娥三号”当作质点

解析

并不是体积很小的物体，就能看成质点，而是物体自身大小对所研究的问题的影响可以忽略不计，该物体才可看作质点。虽然原子核很小，但并不一定能把它看成质点，故选项A错误；研究和观察日食时，太阳的大小直接影响观察结果，所以不可以把太阳看成质点，故选项B错误；研究乒乓球旋转时，因涉及乒乓球的转动，所以乒乓球的大小不能忽略，不可把乒乓球当作质点，故选项C错误；研究“嫦娥三号”绕月球的转动周期时，“嫦娥三号”的大小可以忽略不计，可把“嫦娥三号”当作质点，故选项D正确。

答案

D 2.如图1所示，我国自行研制的加油机正在给战斗机加油，以下列哪个物体为参考系加油机是运动的(

)

图1 A.战斗机

C.战斗机中的飞行员

B.地面

D.加油机里的飞行员

解析

加油机相对于战斗机位置不变，以战斗机为参考系，加油机是静止的，故选项A错误；加油机相对于地面位置不断变化，以地面为参考系，加油机是运动的，故选项B正确；加油机相对于战斗机里的飞行员位置不变，以战斗机里的飞行员为参考系，加油机是静止的，故选项C错误；加油机相对于加油机中的飞行员位置不变，以加油机中的飞行员为参考系，加油机是静止的，故选项D错误。

答案

B 3.关于机械运动和参考系，以下说法正确的是(

) A.研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系

B.由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系

C.一定要选固定不动的物体为参考系

D.研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系

解析

研究物体的运动时，首先要选择参考系，参考系的选取是任意的。

答案

A 4.刻舟求剑的故事家喻户晓，如图2，“舟已行矣，而剑不行”这句话所选用的参考系是(

)

图2 A.舟

C.地面

B.舟上的人

D.流动的水

解析

舟已行是说船相对于地面在运动，而剑落水后相对地面不再移动；故此句选用的参考系是地面。

答案

C

5.两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，若以地面为参考系，上述事实说明(

) A.甲车向东运动，乙车不动

B.乙车向东运动，甲车不动

C.甲车向西运动，乙车向东运动

D.甲、乙两车以相同的速度向东运动

解析

甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动，说明甲车在向东运动，乙车内的乘客发现甲车仍没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面向东运动，所以乙车相对地面也向东运动，且与甲车速度相同，故选项D正确。

答案

D 6.下列关于时间和时刻的两种说法意义相同的是(

) A.第2 s末和第3 s初

B.前3 s内和第3 s内

C.第3 s末和第2 s初

D.第1 s内和第1 s末

解析

同一时刻在时间轴上对应同一个点，所以仅选项A正确。

答案

A 7.(多选)2016年12月11日零时11分“风云四号”卫星发射成功，2017年2月27日，国防科工局、中国气象局联合发布了我国新一代静止轨道气象卫星“风云四号”获取的首批图像与数据，标志着我国静止轨道气象卫星成功实现了升级换代。该卫星可以做到每15分钟给地球拍张高精度照片。下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是(

) A.2016年12月11日零时11分表示时刻

B.15分钟表示时间间隔

C.2016年12月11日零时11分表示时间间隔

D.15分钟表示时刻

解析

2016年12月11日零时11分是卫星发射的时刻，选项A正确，C错误；15分钟是两次拍摄之间的时间间隔，选项B正确，D错误。

答案

AB

8.下列关于时间和时刻的说法中正确的是(

) A.一分钟可分成60个时刻

B.时间和时刻的区别在于长短不同，长的是时间，短的是时刻

C.2018年中央电视台春节联欢晚会于2月15日20时现场直播，20时指的是时间

D.火车站的屏幕上显示的是列车的时刻表

解析

时间指的是时间间隔，而时刻是指时间点，故选项A、B、C错误，选项D正确。

答案

D 等级性检测

9.(2018·江西高一四校联考)热气球运动起源于18世纪的法国，热气球运动现已成为公众休闲观光和体育旅游项目。在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降。那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是(

) A.甲、乙匀速下降，v乙>v甲；丙停在空中

B.甲、丙匀速下降，v丙>v甲；乙匀速上升

C.甲、乙匀速下降，v乙>v甲；丙匀速下降，且v丙>v甲

D.甲、乙匀速下降，v乙

＜v甲；丙匀速下降，且v丙

解析

甲看到楼房匀速上升，说明甲相对地面匀速下降；乙看到甲匀速上升，说明乙相对地面也匀速向下运动，且v乙>v甲，选项B、D错误；甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，说明丙可能静止，或者可能匀速上升，或者可能匀速向下运动，且v

答案

A 10.如图3所示为A、B、C三列火车在一个车站的情形，A车上的乘客看到B车向东运动，B车上的乘客看到C车和站台都向东运动，C车上的乘客看到A车向西运动。站台上的人看A、B、C三列火车各向什么方向运动？

丙

图3 解析

由B车上的乘客看到站台向东运动，可判断B车向西运动；由A车上的乘客

看到B车向东运动，说明A车也向西运动且速度大于B车速度；C车上的乘客看到A车向西运动，则C车有三种运动情况，C车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A、B的速度都小

答案

A车向西运动

B车向西运动

C车可能静止，可能向东运动，也可能向西运动但速度比A、B的速度都小