2.1运动、空间和时间 学案 (1)

第1节　运动、空间和时间
一、机械运动与参考系
1．机械运动：物体相对其他物体的位置发生变化，就叫机械运动，简称运动，位置不变化称为静止。
2．运动是相对的：运动和静止的描述都是相对另一个物体来说的。
3．参考系：为了描述物体的运动而选来作为参照的物体称为参考系。
参考系一定是静止的吗？
提示：不一定。参考系是假设不动作为参照标准描述其他物体运动的，它可以是运动的也可以是静止的。
【例1】2011年深圳世界大学生运动会火炬传递时，观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰，关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)(　　)
A．甲、乙两火炬手一定向左运动
B．甲、乙两火炬手一定向右运动
C．甲火炬手可能运动，乙火炬手向右运动
D．甲火炬手可能静止，乙火炬手向左运动
解析：旗向左偏，说明有向左吹的风，由甲的火焰向左偏，无法确定甲的运动状态，由于乙的火焰向右偏，所以乙一定向左运动，且速度大于风速。
答案：D
1－1两辆汽车在平直公路上行驶，甲车内的人看见窗外树木向东移动，乙车内的人发现甲车没有运动，如果以地面为参考系，上述事实说明(　　)
A．甲车向西运动，乙车不动
B．乙车向西运动，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西运动
1－2平直公路上，甲、乙、丙三位同学骑自行车向东行驶，甲感觉顺风，乙感觉无风，丙感觉逆风，由此可以判定(　　)
A．当时刮的是西风
B．当时刮的是东风
C．若以乙为参考系，甲向西运动，丙向东运动
D．若以乙为参考系，甲向东运动，丙向西运动
选择参考系的原则
(1)选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。
例如研究火车上物体的运动情况时，一般选取火车作为参考系；研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面不动的物体作为参考系，这时，参考系常可以略去不提，如“汽车运动了”，就不必说成“汽车相对地面运动了”。
(2)参考系的选取可以是任意的。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基本原则。
二、坐标系
1．建立坐标系的目的：定量描述物体的位置及位置的变化，便于更确切地描述物体的机械运动。
2．建立方法：一般来讲，对于直线运动，在质点运动轨迹上建立坐标轴，质点的运动方向为坐标轴的正方向，选取一定长度为单位长度。对于在平面上运动的物体要建立二维坐标系，对于在空间运动的物体要建立三维坐标系。
3．坐标系的三要素：坐标原点、正方向和单位长度。
4．建立原则：坐标原点要相对参考系静止，选取坐标轴方向时要使对物体运动规律的描述最简捷。
怎样在一个平面内确定某个点的具体位置？
提示：如图所示，在图甲中，A、B、C三点有相同的横坐标，在图乙中，D、E、F三点有相同的纵坐标，由此可以发现：如果仅仅确定某点的横坐标或纵坐标，该点的位置并不能唯一确定，如果同时确定某点的横坐标和纵坐标，则该点的位置唯一确定。
同理要确定物体的空间位置可以建立三维立体空间坐标系。
【例2】为了确定一辆行驶在北京长安街上的汽车的位置，我们可以取x轴表示长安街的东西方向，x轴的正方向指东，并且取天安门前的旗杆作为坐标轴的原点，那么汽车的位置就可以由它的坐标完全确定。若汽车的坐标是1
km，则表示汽车处于什么位置？汽车的坐标是－2
km呢？
解答：汽车的坐标是1
km表示汽车在坐标原点(旗杆)以东，离旗杆1
km的距离处，汽车的坐标是－2
km，负号表示汽车在坐标原点(旗杆)以西，距离旗杆2
km处。
(1)坐标值的绝对值表示汽车到原点的距离。
(2)坐标的正、负号表示汽车相对于原点的方位。
(3)船舶在海洋中航行时，常用经度和纬度来定位，经度和纬度实际就相当于坐标系中的x、y坐标。
2－1某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50
m到达B处，再向东走100
m到达C处，最后又向北走了150
m到达D处，则A、B、C、D各点位置如何表示？
2－2从高出地面3
m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5
m后回落，最后小球到达地面，如图所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下表格：
坐标原点的设置
出发点的坐标
最高点的坐标
落地点的坐标
以地面为原点
以抛出点为原点
在平面内确定物体的位置，需建立坐标系，确定其坐标。在建立坐标系时，x轴不一定水平，y轴不一定是竖直方向，只要所取坐标系对研究问题方便、简单即可。
三、时间与时刻的关系
时间
时刻
区别
物理意义
时间是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度
时刻是事物运动、发展、变化过程所经历的各个状态先后顺序的标志
时间轴上的表示方法
时间轴上的一段线段表示一段时间
时间轴上的点表示一个时刻
表述方法
“3秒内”“前3秒内”“后3秒内”“第1秒内”“第1秒到第3秒”均指时间
“3秒末”“第3秒末”“第4秒初”“八点半”等均指时刻
联系
两个时刻的间隔即为一段时间，时间是一系列连续时刻的积累过程，时间能展示运动的一个过程，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
1．第2
s是时间还是时刻？它指的是1
s还是2
s
提示：第2
s是时间，它指的是从第1
s末到第3
s初两个时刻之间的间隔，在时间轴上为1到2之间的一段线段，如图所示。由以上分析可知它指的是1
s而不是2
s。
2．“5时18分”和“5小时18分”表述的意思相同吗？
提示：不相同。5时18分指时间点，是时刻；5小时18分指一段时间。5时18分在时间轴上用一个点表示，5小时18分在时间轴上用一段线段表示。5时18分在时间轴上的位置是确定的，5小时18分在时间轴上的长度是确定的。
【例3】以下的计时数据指时间的是(　　)
A．天津开往德州的1545次列车于5时35分从天津发车
B．2011年7月大邱世锦赛，因罗伯斯犯规，刘翔以13秒27的成绩获得了比金牌含金量还高的银牌
C．中央电视台朝闻天下节目6时开播
D．某场足球赛开赛15
min时甲队攻入一球
解析：A、C、D中的数据都是指时刻，而B中的13秒27与跑完110
m这一过程相对应，是时间。
答案：B
3－1在下面叙述中，哪些指的是时间，哪些是时刻？
(1)广州亚运会于2010年11月12日20：00开幕，历时15天于11月27日20：00闭幕。
(2)2010年11月15日8点30分京沪高铁全线铺通，12月9日上午“和谐号”CRH380高速动车组在京沪高铁试验最高时速达486.1千米，再次创造世界纪录；2011年7月1日14时59分北京南站开出首次运营的G1次列车。
(3)2011年7月23日20时34分发生甬温动车追尾特大事故，造成35人死亡，200多人受伤。
答案：
【互动课堂】
迁移训练
1－1　D　解析：甲车内的人看见树木向东运动，说明甲车向东运动，乙车内的人发现甲车没动，说明乙车与甲车速度相同，相对静止，所以选D。
1－2　AC　解析：乙感觉无风，说明乙的速度与风速相同均向东，即刮西风，故A正确，B不正确，甲感觉顺风，说明甲的速度小于风速，丙感觉逆风，说明丙的速度大于风速，所以甲、乙、丙三同学的速度大小为v甲＜v乙＝v风＜v丙。若以乙为参考系，甲向西运动，丙向东运动，选项C正确。
2－1　解答：选取A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向，如图所示，各点坐标为A(0,0)，B(0，－50)，C(100，－50)，D(100,100)。
2－2　答案：
坐标原点的设置
出发点的坐标
最高点的坐标
落地点的坐标
以地面为原点
3
m
8
m
0
以抛出点为原点
0
5
m
－3
m
3－1　解答：(1)中的2010年11月12日20：00和11月27日20：00指时刻，15天指时间。
(2)中的2010年11月15日8点30分指时刻，12月9日上午和5小时指时间，2011年7月1日14时59分指时刻。
(3)2011年7月23日20时34分指时刻。