黃桂賢
質(zhì)點(diǎn)模型是高中物理提出的第一個(gè)理想模型,也是最簡單的模型。建立理想化模型是突出研究對象的主要方面,忽略次要因素,這樣不僅使對研究對象的描述和研究成為可能,而且可以更深刻地把握事物的本質(zhì)。
一、質(zhì)點(diǎn)的概念
1.質(zhì)點(diǎn)的定義:用來代替物體的有質(zhì)量而不考慮大小和形狀的點(diǎn),稱為質(zhì)點(diǎn)。
2.對質(zhì)點(diǎn)的理解:
(1)質(zhì)點(diǎn)是對實(shí)際物體的科學(xué)的抽象,是一種理想化的模型,真正的質(zhì)點(diǎn)是不存在的;
(2)質(zhì)點(diǎn)只有質(zhì)量而無大小和形狀,質(zhì)點(diǎn)占有位置而不占有空間;
(3)要注意質(zhì)點(diǎn)與幾何學(xué)中的點(diǎn)的區(qū)別:質(zhì)點(diǎn)有質(zhì)量,不占空間;幾何學(xué)中的點(diǎn)不代表物體,沒有質(zhì)量,不占空間。
(4)同一個(gè)物體,根據(jù)研究的情況的不同,有時(shí)能看成質(zhì)點(diǎn),但有時(shí)又不能看成質(zhì)點(diǎn)。
3.質(zhì)點(diǎn)的物理意義:當(dāng)物體形狀、大小對研究的問題無影響時(shí),可把物體抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn),這是為了簡化問題,突出物體具有質(zhì)量這一要素而引入的理想模型。
二、把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件
1.條件:如果在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以不考慮物體的大小和形狀,或者物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同,就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。
2.物體可視為質(zhì)點(diǎn)的情況有以下三種:
(1)物體的形狀和大小對所研究問題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)可視為質(zhì)點(diǎn)。如研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí),地球的大小相對于地球到太陽的距離可以忽略不計(jì),此時(shí)地球就可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn),但當(dāng)研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),就不能把地球看成質(zhì)點(diǎn)。
(2)做平動(dòng)的物體可視為質(zhì)點(diǎn)。
所謂平動(dòng),就是物體運(yùn)動(dòng)時(shí),其上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與整體的運(yùn)動(dòng)有相同的特點(diǎn),如沿斜面下滑的物塊。
(3)物體有轉(zhuǎn)動(dòng),但相對于平動(dòng)而言可以忽略不計(jì),也可以把物體視為質(zhì)點(diǎn)。如汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí),雖然車輪有轉(zhuǎn)動(dòng),但研究汽車的速度時(shí),我們關(guān)心的是車輛的整體運(yùn)動(dòng)快慢,這時(shí)就可以把汽車視為質(zhì)點(diǎn)。
三、典型例題精析
例1下列情況中物體能看作質(zhì)點(diǎn)的是()。
A.研究沿很長斜面下滑的小物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間
B.研究從北京駛往廣州的火車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)位移
C.研究地球的自轉(zhuǎn)情況
D.旋轉(zhuǎn)著的電扇葉片
物體簡化為質(zhì)點(diǎn)的條件是在所研究的問題中,物體的形狀、大小以及物體上各部分運(yùn)動(dòng)的差異是次要的或不起作用的,所以正確答案為AB。
例2下列幾種比賽項(xiàng)目中可將研究對象視為質(zhì)點(diǎn)的是()。
A.在撐竿跳高比賽中研究運(yùn)動(dòng)員手中的支撐竿在支撐地面過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)情況
B.龍舟比賽中確定龍舟在水上賽場中的位置
C.跆拳道比賽中研究運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作
D.鉛球比賽中研究鉛球被投擲后在空中飛行的時(shí)間
支撐竿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中桿上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況不同,不能看作質(zhì)點(diǎn)。跆拳道運(yùn)動(dòng)員的各種不同動(dòng)作是研究的重點(diǎn),也不能看作質(zhì)點(diǎn)。龍舟的形狀和大小相對賽程可以忽略不計(jì),因而研究龍舟在水上賽場中的位置時(shí)可看作質(zhì)點(diǎn)。分析鉛球在空中飛行時(shí)間可以忽略鉛球的大小、形狀,可看作質(zhì)點(diǎn)。所以正確答案為BD。
例3下列說法正確的是()。
A.運(yùn)轉(zhuǎn)中的地球不能看作質(zhì)點(diǎn)
B.研究火車通過路旁一根電線桿的時(shí)間時(shí),火車可看作質(zhì)點(diǎn)
C.研究乒乓球運(yùn)動(dòng)員馬龍打出的乒乓球時(shí),不能把乒乓球看作質(zhì)點(diǎn)
D.研究奧運(yùn)會(huì)跳水冠軍吳敏霞的跳水動(dòng)作時(shí),不能將她看成質(zhì)點(diǎn)
運(yùn)轉(zhuǎn)中的地球因沒有具體的情境,所以是否能看作質(zhì)點(diǎn)無法確定;火車相對電線桿的大小和形狀不能忽略不計(jì),所以不能看作質(zhì)點(diǎn);研究打出的乒乓球、研究吳敏霞的跳水動(dòng)作時(shí)重點(diǎn)是看其旋轉(zhuǎn)和動(dòng)作,故不能看作質(zhì)點(diǎn)。所以正確答案為CD。
(責(zé)任編輯趙平)