(共15张PPT)
第1节 空间和时间
我们周围存在着各式各样的运动,其中机械运动是指一个物体相对于其他物体的位置随时
间的变化。
知识 清单破
知识点 1
知识点 1 机械运动
1.参考系:为了研究问题方便而假定为不动的物体,物体的参考系的选择是任意的,一般视研
究的问题而定。
2.物体位置的描述
在物理学中,通常需要借助数学方法,通过建立坐标系来描述物体的位置。如果物体做单向
直线运动,可用一维直线坐标系来描述物体的位置;如果物体在一个平面内做曲线运动,可
用平面直角坐标系来描述;如果物体在某空间内运动,可用空间直角坐标系来描述。
知识点 2 空间位置的描述
时刻 时间
区别 意义 指某一瞬间 事件发展的持续,是从发生到结束的时间间隔
表示 在时间轴上用点表示 在时间轴上用线段表示
常用的描述词 “3秒末”“第3秒末” “第4秒初”“八点半” “3秒内”“前3秒内”“后3秒内”“第1秒内”“第1秒末到第3秒末”
联系 两个时刻之间的间隔即时间
知识点 3 时间的描述
2020年11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,它将运
送嫦娥五号探测器至地月转移轨道。如图所示为火箭上升时的情景。
1.观察到火箭上升,是以火箭为参考系的。 ( )
观察到火箭上升,是以地面或相对地面静止的物体为参考系的。
2.以长征五号遥五运载火箭为参考系,嫦娥五号探测器静止。 ( )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
√
3.为了描述火箭进入轨道后的位置,必须用空间直角坐标系。 ( )
描述质点在空间某位置时,必须建立空间直角坐标系。
4.2020年11月24日4时30分,指的是时间。 ( )
√
情境探究
情境1 下雨天,地面观察者看到雨滴竖直下落时,坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨
滴却是斜向后方的(如图所示)。
疑难 情境破
疑难1 对参考系的理解
情境2 观察如图所示的漫画,图中司机说乘车人“你没动”,而路上的小女孩说他运动得
“真快”。
问题1
请根据情境1中的现象,思考并分析其中的原因。
这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时,看到雨滴是竖直下落的;以匀速行
驶的列车为参考系时,看到的雨滴是斜向后方运动的。
问题2
情境2司机和小女孩对乘车人运动状态的描述中,司机和小女孩得到了不同的结论,但仔细
一想他们都是对的。试分析小女孩和司机各自结论的依据。
对于路旁的小女孩,她观察乘车人是以地面为参考系;而坐在车内的司机观察乘车人
是以车为参考系,故得到了不同的结论。
提示
提示
问题3
房屋、树木是静止的还是运动的
房屋、树木相对于地面是静止不动的,但是,房屋、树木也会随着地球一起运动,这
也是事实,可见运动是绝对的,但运动的描述具有相对性,静止是相对的。
提示
讲解分析
1.参考系的定义
要描述某一个物体的位置及其随时间的变化,首先要选定某个其他物体作为参考,假定这个
“其他物体”不动,观察研究对象相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化,这个被
用来作为参考的物体叫作参考系。
2.选择参考系的意义
由于运动具有相对性,要描述一个物体的运动,必须首先选取参考系,才能知道并研究物体
的运动。
3.如何选取参考系
研究物体的运动时,参考系是可以任意选取的,但一般以研究问题方便、对运动的描述尽可
能简单为原则来选取。在研究地面上物体的运动时,常选地面或相对地面静止的物体作为
参考系。
4.参考系的四性
(1)标准性:选作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:任何物体(待研究物体以外的物体)都可以作为参考系。
(3)统一性:在比较不同物体的运动时,应选择同一个参考系。
(4)差异性:对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果一般不同。
导师点睛 具体的问题分析中,选择合适的参考系,可使问题的分析变得简单。在解决问题
过程中,如果选择地面作为参考系可以不指明,但选取其他物体作为参考系时必须指明。
典例 如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景,A车上的乘客看到B车向东运动
【1】,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动【2】,C车上的乘客看到A车向西运动【3】。站台
上的人【4】看A、B、C三列火车各向什么方向运动
信息提取 【1】B车相对于A车向东运动,参考系为A车。
【2】C车和站台相对于B车向东运动,参考系为B车。
【3】A车相对于C车向西运动,参考系为C车。
【4】站台上的人选择的参考系是地面。
思路点拨 问题中提到的运动选择的参考系是地面,需要把题目中提到的各个相对运动转
化为对地的运动,因为站台始终相对地面静止【5】,所以可以判断B车相对地面向西运动,再
根据运动的描述的相对性【6】判断各车相对于地面的运动。
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【2】【5】【6】得到);
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(由【1】【6】
得到);C车上的乘客看到A车向西运动,则C车有三种运动情况,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(由【3】【6】得到)。
答案 A车向西运动;B车向西运动,但速度比A的速度小;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
讲解分析
1.注意理解时刻与时间
(1)时间是两个时刻的间隔,它是一系列连续时刻的积累过程,能展示运动的过程,好比是一
段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比是一张照片。
(2)时刻与时间用时间轴能恰当地区分出来。如图所示,第3秒是时间,是指从第2秒末到第3秒末共1秒的时间,也可称为第3秒内;前3秒是0到第3秒末共3秒的时间,也可称为前3秒内、最初3秒内;第3秒初与第2秒末重合,是同一时刻;第3秒末是时刻;第n秒是时间,共1秒的时间。
疑难2 区分时刻与时间
2.日常生活中的时间
在日常生活中所说的“时间”,其含义不尽相同,有时是指时刻,有时是指时间,要根据上下
文认清它的含义。在物理学中,“时间”的含义就是时间间隔。第1章 运动的描述
第1节 空间和时间
基础过关练
题组一 机械运动
在有云的夜晚,抬头望月,觉得月亮在云中穿行,这时选取的参考系是 ( )
A.地面 B.月亮
C.云 D.星星
2.云台山是全球首批世界地质公园,青龙峡景点有“中原第一峡谷”美誉,这里气候独特,水源丰富,原始植被保存完整,是生态旅游的好去处。乘坐索道缆车除了能观赏到怡人的风景外,还能感受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.以对面的山为参考系,自己静止不动
B.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
C.以自己为参考系,看到对面的山迎面走来
D.以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身前走去
题组二 空间位置的描述
3.(多选题)关于坐标系,下列说法正确的是 ( )
A.建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置的变化
B.坐标系都是建立在参考系上的
C.坐标系的建立与参考系无关
D.物体在平面内做曲线运动,需要用平面直角坐标系才能确定其位置
4.一个小球从距地面4 m处竖直落下,落地后被地面弹回,在距地面1 m处被接住。现建立一维坐标系,以抛出点正下方2 m处为坐标原点,以竖直向下为坐标轴的正方向。则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是 ( )
A.2 m,-2 m,-1 m
B.-2 m,2 m,1 m
C.4 m,0,1 m
D.-4 m,0,-1 m
题组三 时间的描述
5.关于时间和时刻,下列说法正确的是 ( )
A.第2秒内指1秒的时间
B.第2秒内指2秒的时间
C.第2秒初指1秒的时间
D.第2秒末指2秒的时间
6.下列说法正确的是 ( )
A.“北京时间8点整”指的是时间
B.列车在广州停留15分钟,指的是时刻
C.第n s内就是(n-1) s末到n s末这1 s的时间(n为任意正整数)
D.不管是前5 s还是第5 s,都是指时刻
能力提升练
题组一 参考系的选择
1.(多选题)在中国国际航空航天博览会展会期间,中国空军八一飞行表演队、“红鹰”飞行表演队为现场观众带来了精彩的飞行表演,如图所示。下列关于飞行表演队的说法中正确的是 ( )
A.飞行员看到观礼台向后掠过,是以地面为参考系的
B.飞行员看到观礼台向后掠过,是以自己所在飞机为参考系的
C.飞行员看到旁边的飞机保持静止,是以地面为参考系的
D.飞行员看到旁边的飞机保持静止,是以自己所在飞机为参考系的
2.(多选题)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.“钱塘江观潮时,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“旗杆”为参考系的
3.一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样大小的速度并列前进;如果这只蜜蜂眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点,那么它看到的这一点的运动轨迹是 ( )
4.如图,飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后,开始了对跳伞飞行员运动状况的争论,下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两人的说法中必有一个是错误的
B.他们的争论是由于参考系的选择不同而引起的
C.研究物体运动时不一定要选择参考系
D.参考系的选择只能是相对于地面静止的物体
题组二 时间与时刻
5.如图所示的时间轴,下列关于时刻和时间的说法中正确的是 ( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,也可以称为2 s内
B.t2~t3表示时间,称为第3 s内
C.t0~t2表示时间,称为最初2 s内或第2 s内
D.tn-1~tn表示时间,称为第(n-1) s内
答案与分层梯度式解析
第1章 运动的描述
第1节 空间和时间
基础过关练
1.C 月亮相对于地面的运动在短时间内是不易观察到的,而题中已说明“月亮在云中穿行”,即月亮相对于云运动。故选C。
2.C 对该游客来说,以对面的山为参考系,自己是运动的,选项A错误;以自己为参考系,看到同一缆车里的人是静止不动的,选项B错误;以自己为参考系,看到对面的山迎面走来,选项C正确;以所乘坐的缆车为参考系,看到两边的青山绿树向身后走去,选项D错误。
3.ABD 坐标系是建立在参考系上的,是用来定量描述物体的位置及位置变化的,A、B正确,C错误;描述物体的直线运动需建立一维坐标系,物体在平面内做曲线运动时需建立平面直角坐标系,D正确。
4.B 以抛出点正下方2 m处为坐标原点,以竖直向下为坐标轴的正方向,画出一维坐标系如图所示,所以抛出点坐标为x=-2 m,落地点坐标为x=2 m,接住点坐标为x=1 m。故选B。
归纳总结 物体做直线运动时,可建立一维坐标系来描述物体的位置,注意所选取的坐标原点,坐标原点选择不同,物体在同一时刻所处的位置坐标不同。
5.A 在时间轴上,线段表示时间,第2秒内为时间,表示1秒末到2秒末共1 s的时间,故A正确,B错误;在时间轴上,点表示时刻,第2秒初表示第1秒结束的时刻或第2秒开始的时刻,第2秒末指第2秒结束的时刻,故C、D错误。
6.C 时刻对应时间轴上的一个点,而时间对应时间轴上的一条线段。“北京时间8点整”指的是时刻,A错误;列车在广州停留15分钟,15分钟指的是时间,B错误;第n s内就是(n-1) s末到n s末这1 s的时间(n为任意正整数),C正确;不管是前5 s还是第5 s,都是指时间,D错误。故选C。
归纳总结 时刻对应时间轴上的一个点,没有长度,而时间对应时间轴上两个时刻之间的长度;第几秒是指时间,其时间长度为1 s,前n s是指时间,其时间长度为n s;第n s初和第n s末指的都是时刻;第n s末与第(n+1) s初是指同一时刻(n为任意正整数)。
能力提升练
1.BD 飞行员看到观礼台向后掠过,是以自己所在飞机为参考系的,认为自己是不动的,是观礼台在向后运动,故A错误,B正确;飞行员看到旁边的飞机保持静止,是以自己所在飞机为参考系的,因旁边的飞机与自己的相对位置保持不变,故认为旁边的飞机是静止的,故C错误,D正确。
2.CD 诗句“飞流直下三千尺”,研究对象是“飞流”,参考系不是“飞流”本身,故A错误;“钱塘江观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,研究对象是“潮水”,参考系不是“潮水”本身,而是以观众自己为参考系,故B错误;“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”,研究对象是“轻舟”,参考系是“万重山”,故C正确;升国旗时,观察到国旗冉冉升起,研究对象是“国旗”,旗杆和上升的国旗二者相对位置发生改变,观察者以“旗杆”为参考系,故D正确。
3.A 因为蜜蜂与汽车速度大小相等且它们并列前进,以汽车为参考系,蜜蜂相对于汽车位置不变,它们在运动方向上相对静止,所以蜜蜂看到的车轮边缘上的点的运动轨迹是圆。故选A。
4.B 甲、乙两人分别以飞机和地面为参考系,两人说法都是正确的,他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的,故A错误,B正确;研究物体运动时一定要选择参考系,否则物体的运动性质无法确定,故C错误;参考系的选择可以是任意的,一般情况下我们选择相对于地面静止的物体为参考系,故D错误。
5.B 时刻和时间分别对应时间轴上的一个点和一段线段。tn是时刻,可表述为第n s末或第(n+1) s初;n s内不等于第n s内,n s内是指0~n s末共n s的时间,第n s内是指(n-1) s末至n s末共1 s的时间。故A、C、D均错,B正确。
