自主探究（一）　物体和质点

如图所示，雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，如果我们研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况，雄鹰的大小和形状对所研究的问题有影响吗？能否把雄鹰简化成一个点？研究雄鹰的翅膀是如何拍打时，能把雄鹰简化成一个点吗？

提示　没有　能　不能

❶机械运动：物体的空间位置随时间的变化。

❷质点：在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点。

❸把物体看成质点的条件：物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动。

❹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，建立的理想化物理模型。

【思考】 是否只有很小的物体才能看成质点，而很大的物体不能看成质点？

提示　这种说法不对。能否看成质点，关键是看物体的形状和大小对研究的问题是否有影响。

1.对质点模型的理解

(1)质点是一种理想化物理模型，它是对实际物体的一种科学抽象，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。

2.物体看成质点的判断依据

首先找出所要研究的问题，当物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时，才能把物体看成质点，即物体能否看成质点由所研究的问题决定，而不是依据物体自身大小和形状来判断。

【例1】 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”，并将其作为研究对象，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。下列情况中，可以把该物体看成质点的是(　　)

A.研究正在做广播体操的同学其动作是否标准时

B.研究高速旋转的乒乓球其旋转特点时

C.研究绕太阳周而复始运动的地球其公转轨迹时

D.研究“和谐号”动车通过厦门杏林大桥所用的时间

答案　C

解析　研究正在做广播体操的同学其动作是否标准时，该同学的形状不能忽略，不能看成质点，A错误；研究旋转的乒乓球其旋转特点时，乒乓球的形状和大小不能忽略，不能看成质点，B错误；研究地球绕太阳公转轨迹时，地球的大小远小于公转半径，地球可以看成质点，C正确；研究“和谐号”动车通过大桥的时间，火车的长度不能忽略，不能看成质点，D错误。

【训练1】如图所示为正在航拍的四旋翼无人机。下列操作过程中可以将无人机看成质点的是(　　)

A.调节无人机旋翼的转速

B.调整无人机在空中的姿态

C.观察无人机在空中的位置

D.调整无人机上摄像机镜头的方向

答案　C

解析　调节无人机旋翼的转速时，无人机旋翼的大小和形状不能忽略不计，无人机不可以看成质点，A错误；调整无人机在空中的姿态，无人机各部分运动不同，不可以将无人机看成质点，B错误；观察无人机在空中的位置，无人机的大小和形状可以忽略，无人机可以看成质点，C正确；调整无人机上摄像机镜头的方向时，无人机的大小和形状不可以忽略，无人机不可以看成质点，D错误。

【训练2】 (2021·1月浙江选考)2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是(　　)

A.估算下降总时间时

B.用推进器使其转弯时

C.在海沟中穿越窄缝时

D.科学家在其舱内进行实验时

答案　A

解析　物体能否视为质点的条件是其大小、形状在具体的问题中能否忽略，潜水器在转弯、穿越窄缝以及科学家在其舱内进行实验时，均不能视为质点，故B、C、D错误；在估算下降总时间时，下降深度远大于潜水器的大小，潜水器可视为质点，故A正确。

自主探究（二）　参考系

观察图中所展现的生活情景，回答下列问题。

(1)在汽车行驶过程中，小华和司机的相对位置________(选填“变化”或“没变”)，所以说小华相对于司机是__________(选填“运动”或“静止”)的。

(2)在汽车行驶过程中，小华和小明的相对位置________(选填“变化”或“没变”)，所以说小华相对于小明是__________(选填“运动”或“静止”)的。

提示　(1)没变　静止　(2)变化　运动

❶运动与静止的关系

(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的，即运动是绝对的。

(2)描述某个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性。

❷参考系

(1)定义：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，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。这种用来作为参考的物体叫作参考系。

(2)参考系对观察结果的影响：参考系可以任意选择，但选择不同的参考系来观察同一物体的运动，观察结果会有所不同。

1.四个特性

2.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，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。

【例2】在庆祝中华人民共和国成立70周年时，雄伟的空军飞机编队以整齐的队形“70”从天安门上空飞过接受检阅，如图所示。下列关于运动情况的说法不正确的有(　　)

A.地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系

B.飞行员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系

C.以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的

D.以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是运动的

答案　D

解析　地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系判断飞机的运动，故A项正确；飞行员看到天安门向后掠过，是以飞机为参考系，故B项正确；飞机编队以整齐的队形从天安门上空飞过，飞机之间的位置相对不变，所以以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的，故C项正确，D项错误。

【例3】 如图所示，由于有风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘，则两条船的运动状态是(　　)

A.A船肯定是向左运动的

B.A船肯定是静止的

C.B船肯定是向右运动的

D.B船可能是静止的

答案　C

解析　从河岸上旗帜的飘动方向，可以判断风向右吹，由此可以判断B船一定向右运动且速度比风速大；A船可能静止，也可能向左运动，还有可能向右运动，但是向右运动时速度比风速小。故选项C正确，A、B、D错误。

判断物体运动情况的方法

(1)确定研究对象。

(2)根据题意选择合适的参考系。

(3)分析被研究物体相对于所选参考系的位置变化情况。

【训练3】 青龙峡景点有“中原第一峡谷”美誉，这里气候独特，水源丰富，植被原始完整，是生态旅游的好去处，乘坐索道缆车不仅可以观赏怡人的风景，还能感觉悬挂在高空的刺激感。对于正在乘坐索道缆车观光的某游客来说，以下说法正确的是(　　)

A.以自己为参考系，看到缆车向对面走去

B.以对面的山为参考系，自己静止不动

C.以自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近

D.以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后运动

答案　D

解析　以自己为参考系，看到缆车静止不动，同一缆车里的人静止不动，故A、C错误；以对面的山为参考系，游客向山靠近，故B错误；以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后运动，故D正确。

1．对质点的理解

2.对参考系的理解

(1)选取意义

描述物体是否运动首先要选择一个参考系，以此为标准来衡量物体是运动还是静止的，参考系一旦确定，对物体运动的描述也是唯一确定的。一个物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的。解答物理问题时若能巧妙地选择参考系，则可使解题过程大为简化。

(2)选取原则

①理论上讲，参考系的选取是任意的。

②选取参考系以描述运动尽可能简单为原则，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。

③在解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。

(3)参考系的四性

   （4）判断参考系的方法

(1)静物法：明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，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描述中的结果一致。若一致，该物体可能就是参考系。

1.(质点的理解)关于质点，以下说法正确的是(　　)

A.质点就是很小的物体，如液滴、花粉颗粒、尘埃等

B.体积很大的物体一定不能看成质点

C.一山路转弯处较狭窄，司机下车实地勘察，判断汽车是否能安全通过。此时在司机看来，汽车是一个质点

D.研究顺水漂流的小船漂流10 km所用的时间，可以把小船看成质点

【答案】　D

2.(看作质点的条件)在研究下列四种情况中所提出的问题时，所涉及的对象能看作质点的是(　　)

【答案】　A

【解析】　地球绕太阳公转时，地球的大小远小于地球到太阳的距离，研究地球绕太阳公转的周期时，地球能看成质点；火车进站所用的时间是从车头进站开始到车尾进站为止，不能将火车看成质点；花样滑冰运动员的比赛是身体各部分的动作及协调性等方面的综合评估，不能将运动员看成质点；要研究运动员跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性)，不能将运动员视为质点，只有选项A正确。

3.(参考系)自然界一切物体都处于永恒的运动中，要描述一个物体的运动，首先要选定参考系，下列关于参考系的选取不正确的是(　　)

A.“一江春水向东流”说的是水相对于岸(或地面)的运动

B.“月亮在云中穿行”说的是月亮相对云的运动

C.“太阳东升西落”说的是太阳相对地球的运动

D.“桥流水不流”说的是水相对于桥的运动

【答案】　D

【解析】　“一江春水向东流”选取的参考系是河岸，说的是水相对于岸(或地面)的运动，选项A正确；“月亮在云中穿行”选取的参考系是云，说的是月亮相对云的运动，选项B正确；“太阳东升西落”选取的参考系是地球，说的是太阳相对于地球的运动，选项C正确；“桥流水不流”选取的参考系是水，说的是桥相对于水的运动，选项D错误。