2.1 运动、空间和时间 课件 (3)

课件72张PPT。一、正确理解参考系1.参考系的选取原则
研究物体的运动时，参考系的选取是任意的，但选择不同的参考系描述同一个物体的运动，繁简程度不一样，因此，一般根据研究问题的方便选取.
研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止不动的物体为参考系；研究人造地球卫星、月球的运动时，通常选地球为参考系；研究地球、行星的运动时通常选太阳为参考系.2.参考系的四性 (1)在研究物体的运动时,参考系一旦被选定,就视其为静止.
(2)比较两个物体及描述同一物体在不同阶段的运动情况时必须选择同一参考系.【典例1】平直公路上一汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动，恰好此时看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶，此时站在公路两边的人观察的结果是
A.两车均向西运动，乙车速度大于甲车
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.甲车向东运动，乙车向西运动 【解题指导】解答本题突破点在于完成参考系的转换，具体思路如下：【标准解答】选A.汽车甲中的乘客看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的甲车为参考系，甲车中的乘客看见窗外树木向东移动，说明甲相对于树木一定向西运动；同理，看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶，说明乙车相对树木也是向西运动，且运动得比甲车快，故选A.【规律方法】物体运动情况的判断方法
描述物体的运动，必须选择参考系.其一般方法为：
（1）确定研究对象.
（2）根据题意确定合适的参考系.
（3）分析被研究物体相对于所选参考系的位置变化情况.【变式训练】(2011·揭阳高一检测)火车停靠在站台上，乘客往往会发现这样的现象：对面的火车缓缓开动了，等到站台出现，才知道对面的火车没有动，而是自己乘坐的火车开动了，则前、后两次乘客选用的参考系是( )
A.站台，对面火车
B.两次都是对面火车
C.两次都是站台
D.自己乘坐的火车,站台【解析】选D.乘客以自己乘坐的火车为参考系,看到对面的火车开动了.乘客以站台为参考系看到对面的火车没动,而是自己乘坐的火车开动了,故D正确.二、建立坐标系的意义、坐标系的种类和建立原则1.建立坐标系的物理意义
借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化.
2.坐标系的种类
（1）直线坐标系：如果物体沿直线运动，即做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向
和标度，建立直线坐标系.
（2）二维坐标系：当物体在某一平面内做曲线运动时，
需用两个相互垂直的坐标确定它的位置，即二维坐标（平面坐标）.（3）三维坐标系：当物体在空间内运动时，需采用三个坐标确定它的位置，即三维坐标（空间坐标）.
如图所示为三种不同的坐标系，其中：甲中M点位置坐标为2 m；乙中N点位置坐标为(3 m,4 m)；丙中P点位置坐标为(2 m,2 m,1 m).3.建立坐标系的原则
（1）坐标系的原点应建立在参考系上或相对参考系静止的位置.
（2）坐标轴正方向的选取要使对物体运动规律的描述尽量简洁. （1）建立何种坐标系要根据所研究物体是在直线上、平面内，还是空间中运动而定.
（2）画坐标系时必须标上坐标原点、正方向、单位长度和坐标单位.【典例2】从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升到5 m处回落，最后小球到达地面，以抛出点为坐标原点建立一维坐标系，竖直向上为正方向.小球最高位置和最终位置的坐标分别为
A.2 m 3 m B.2 m -3 m
C.-2 m 3 m D.5 m -3 m 【解题指导】要想准确得出位置坐标，审题时应重点明确以下两点：
（1）坐标原点的位置直接影响位置坐标的数值大小.
（2）坐标正方向的选取直接影响位置坐标的正负.【标准解答】选B.由题意知，小球最高位置到坐标原点的距离为2 m，且位于坐标轴的正半轴，所以其位置坐标为2 m；同理，小球最终位置到坐标原点的距离为3 m，且位于坐标轴的负半轴，即位置坐标为-3 m，所以B选项正确.【规律方法】 坐标系建立的方法
(1)坐标原点要相对于参考系静止,坐标轴正方向的选取要使物体运动规律的描述尽量简便.
(2)同一位置，选取不同的坐标系,其坐标值不同.
(3)若物体在一直线上运动,则建立一维坐标系;若物体在某一平面内运动,则在运动所在的平面内建立二维直角坐标系;若物体在空间运动,则应建立三维空间坐标系.【互动探究】若以抛出点正下方地面上的点为坐标原点，竖直向上为正方向，求小球最高位置和抛出点的位置坐标.
【解析】以抛出点正下方地面上的点为坐标原点，小球最高位置和抛出点到坐标原点的距离分别为5 m、3 m，且都位于坐标轴的正半轴，故小球最高位置和抛出点的位置坐标分别为5 m、3 m.
答案:5 m 3 m 【变式备选】一辆治安巡逻警车行驶在城市大街上执行任务，以市中心为参考系，用二维坐标系表示出警车行驶至市中心东面3 km、北面5 km处的具体位置.【解析】若取市中心为坐标原点O，东方为x轴正方向，北方为y轴正方向，坐标的单位长度为1 km，如图所示，则汽车在此坐标系的位置可记为（3 km，5 km）或者记为x=3 km、y=5 km.
答案:见解析三、时间与时刻的区别与联系时间与时刻的区别与联系（2）时间与时刻在时间轴上的示例：如图所示. （1）在生活中我们所说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据具体情境区分其含义.
（2）可以从关键字词的使用区分时间与时刻，如“初”、“末”、“时”一般表示时刻；如“内”、“用”、“历时”一般表示时间.【典例3】以下说法中正确的是
A.南非世界杯于北京时间2010年6月11日21:00开幕，是指时间
B.火车站公布的旅客列车运行表是时刻表
C.柏林田径世锦赛上飞人博尔特创造了新的百米世界纪录9秒58，是指时间
D.高速列车从北京到天津仅用30分钟，是指时间 【解题指导】解答本题应注意以下两点：
（1）时间对应于一个过程，是过程量.
（2）时刻对应于一个瞬时，是状态量.【标准解答】选B、C、D.南非世界杯于北京时间2010年6月11日21:00开幕，是一瞬时；火车站公布的旅客列车运行表是指列车进站或离站的瞬间；百米运动是一个过程，9秒58是时间；高速列车从北京到天津用时30分钟是一个过程，是时间，故A错误，B、C、D正确.【变式训练】(2011·长春高一检测)以下的计时数据指时间间隔的是( )
A.天津开往徐州的1469次列车于13点28分在天津发车
B.某人用17秒跑完100米
C.新闻联播节目19点准时开播
D.1997年7月1日零时起中国对香港恢复行使主权【解析】选B.天津开往徐州的1469次列车于13点28分在天津发车指的是时刻，A错误；某人用17秒跑完100米指的是时间间隔，B正确；新闻联播节目19点准时开播，1997年7月1日零时起中国对香港恢复行使主权都是指时刻，C、D错误.运动的绝对性与相对性
研究宇宙中任何一个物体的机械运动时，我们总能找到一个参考系，能够使我们所描述的物体是运动的，也就是说，只要选择合适的参考系，一切物体都是运动的，这就是机械运动的绝对性.机械运动的绝对性区别于哲学意义上运动的绝对性，后者的运动是物质存在的形式，它不仅包括位置的变化，还包括物质发展的一切变化.在物理学中，描述每个具体物体的机械运动情况时，首先都要选定一个参考系.描述同一个物体的运动，会因为所选择的参考系不同，而得出不同的结论，所以就有相对运动或相对静止，运动的这种特性叫运动的相对性.【典例】观察图中的烟和小旗，
关于甲、乙两车相对于房子的运
动情况，下列说法正确的是
A.甲、乙两车一定向左运动
B.甲、乙两车一定向右运动
C.甲车可能运动，乙车向右运动
D.甲车可能静止，乙车向左运动【解题指导】解答本题可按以下思路进行：
（1）从烟囱冒出的烟的偏向判断风向.
（2）从小旗的飘动方向判断小车相对于风的运动方向.
（3）判断小车相对地面的运动方向.【标准解答】选D.图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左（相对于地面而言）.甲车上的小旗向左飘，则有三种可能的情况：一是甲车不动，风把小旗向左吹；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左吹；三是甲车向左运动但速度小于风速，因此风仍能把小旗向左吹.对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右吹.故只有选项D正确. 对参考系的选择思维定势导致错误
如图所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美.请问摄影师选择的参考系是
A.大地 B.太阳
C.运动员 D.步行的人【正确解答】题目中明确告诉我们，摄影师眼中清晰的运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，这说明摄影师与运动员以相同的速度运动，并且以运动员为参考系拍摄，这样背景上其他物体相对运动员是运动的，摄影师看背景就是“运动”的，因而模糊不清.
正确答案:C【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下：1.关于参考系的描述中正确的是( )
A.参考系是为了研究物体的运动而假定不动的物体
B.参考系必须是正在做匀速直线运动的物体
C.参考系必须是相对于地面静止的物体
D.参考系必须是固定不动的物体
【解析】选A.为了描述运动，选定假定不动的物体为参照物即参考系，参考系的选取是任意的，一般选取使所研究的运动描述方便的物体为参考系，所以A正确，B、C、D错误.2.（2011·宁波高一检测）敦煌曲子中有这样的诗句：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行.”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )
A.船和山 B.山和船
C.地面和山 D.河岸和水流
【解析】选A.“看山恰似走来迎”所选的参考系是船，“是船行”所选的参考系是山，故A正确.3.关于时间和时刻，下列说法正确的是( )
A.时刻与时间没有严格的区别
B.时刻表示时间短，时间表示时间长
C.时刻在时间坐标轴上对应线段，时间在时间坐标轴上对应点
D.时刻对应物体运动的位置，时间对应物体运动的过程
【解析】选D.时刻是一瞬时，对应时间轴上的一点，对应运动的位置，而时间在时间轴上对应一段线段，对应运动的一个过程，所以A、B、C错误，D正确.4.以下下划线上的数字指时间（即时间间隔）的是( )
A.某兴趣小组作息表上写着，科技课：10：00-11：50
B.在广州亚运会男子110米栏决赛中，飞人刘翔以13秒09的赛季个人最好成绩夺得冠军，不仅连续第三次打破了亚运会纪录，并且成为亚运会历史上第一位三夺110米栏冠军的选手
C.中央电视台《新闻联播》每晚7：00准时与您见面
D.午休从12：30开始【解析】选B.选项A、C、D中下划线上的数字都表示一件事情的开始或结束瞬间，都为时刻；而B选项表示的是跨栏整个过程的用时，为时间，所以只有B正确.5.(2011·济南高一检测)要描述在纸箱表面爬行的蚂蚁的位置，可以选用什么坐标系( )
A.一维坐标系
B.二维坐标系
C.三维坐标系
D.以上坐标系无法描述
【解析】选C.由于蚂蚁在纸箱表面上爬行位置的变动是立体空间的，所以应选择三维坐标系描述其位置，C正确.一、选择题（本题包括6小题，每小题5分，共30分.每小题至少一个选项正确）
1.（2011·湖州高一检测）宋代诗人
陈与义乘着小船出游时（如图所示）
写了一首诗，其中两句是：“卧看满
天云不动，不知云与我俱东.”从描
述运动的角度来看，“云不动”的参
考系是( )
A.河岸 B.大山
C.水草 D.作者【解析】选D.从诗句“不知云与我俱东”判断，由于作者与云一起向东同速运动，所以作者看到“云不动”是以自己为参考系，D正确.2.(2011·济宁高一检测)我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系而言的.下列说法中正确的是( )
A.我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的
B.我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的
C.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以他自己为参考系的
D.参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体【解析】选A、C.“太阳东升西落”是相对地球而言，故以地球为参考系，A正确.“地球围绕太阳转”，是以太阳为参考系，B错.坐在火车上的乘客看到树木、电线杆迎面向他飞奔而来，是以乘客自己为参考系，C正确.参考系的选取是任意的，一般选取使所研究的运动描述方便的物体为参考系，D错.3.列车甲和乙并排停在某站，当甲车启动后乙车还未启动，此时列车乙内的一乘客看到自己所乘的列车运动了，他选择的参考系是( )
A.列车甲 B.列车乙
C.站台 D.铁轨
【解析】选A.甲车启动了，乙车还未启动，乙车相对于甲车向后退，故乙车中的乘客选择甲车作为参考系，觉得自己随乙车在动，A对.若选乙车为参考系，无论其是否启动，一定是静止的，B错.站台和铁轨与乙车均相对地面静止，选择站台或铁轨为参考系，乙车是静止的，C、D错.4.一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住.坐标轴的原点定在抛出点正下方2 m处，设向下的方向为坐标轴的正方向,则小球的抛出点、落地点、接住点的坐标分别是( )
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【解析】选B.确定物体的位置及其变化，要建立好坐标
系，在确定原点和正方向后我们可在坐标系中得出数据.
本题以抛出点下方2 m处为坐标原点，且向下为正，故抛
出点的坐标应为-2 m，落地点的坐标为2 m，接住点的坐
标为1 m，故B项正确.5.下列关于时间与时刻的说法正确的是 ( )
A.第1 s、第2 s、第3 s…指的是时间，其时间分别为
1 s、2 s、3 s…
B.前1 s、前2 s、前3 s、…指的是时间，其时间分别为
1 s、2 s、3 s…
C.第1 s初、第2 s初、第1 s末、第2 s末指的是时间
D.第ns末与第（n+1）s初是相同时刻【解析】选B、D.第1 s、第2 s、第3 s都是指长为1 s的时间，A错.前1 s、前2 s、前3 s指的是时间，其时间分别为1 s、2 s、3 s，B正确.第1 s初、第2 s初、第1 s末、第
2 s末指的是时刻，C错.时刻第n s末也就是第（n+1） s初，D正确. 【方法技巧】区分时间与时刻的方法
在解答时间和时刻的问题时，必要时要画出表示时间和时刻的时间轴，在时间轴上，每一点表示一个时刻，每两点间线段的长度表示一段时间，这是正确解答时间和时刻问题的关键.6.在图中所示的时间轴上标出的t是指 ( )
A.第4 s初 B.第3 s末
C.第3 s D.前3 s
【解析】选D.图中所示的时间轴上标出的t是指从零时刻算起长为3 s的一段时间，即为前3 s.二、非选择题（本题包括2小题，共20分，要有必要的文字叙述）
7.（10分）2010年11月中国广州成功举
办了第16届亚运会.本届亚运会的田径
比赛在广东奥林匹克中心体育场举行.
要描述百米运动员在运动中的位置，需
要建立什么样的坐标系？要描述800米
赛运动员在运动中的位置，需要建立什
么样的坐标系？在足球比赛中，要描述足球的位置需要建立什么样的坐标系？【解析】百米赛运动员沿直线运动，故建立直线坐标系.
800米赛，运动员在弯曲的跑道上运动，故建立平面直角
坐标系.足球比赛中，足球有时在空中、有时在地面上运
动，故建立三维坐标系.
答案:直线坐标系 平面直角坐标系 三维坐标系8.（10分）（挑战能力）有一天下午，
在高楼林立的某大城市中心广场上行
人拥挤，有人突然高喊：“楼要倒了
！”其他人猛然抬头观看也发现楼在
慢慢倾倒，如图所示，便纷纷狂奔逃
生，引起交通混乱.但过了一会儿，高
楼并未倒塌，仍稳稳地矗立在那里.请你分析一下，为何有这种事情发生？【解析】人们看到固定的楼在运动，应该是选择了运动的物体为参考系.高楼矗立在空中，行人仰视时以开阔的天空为背景，旁边没有别的相对地面静止的参考系，若此时人以运动的云为参考系，则楼在运动，从而产生楼要倾倒的错觉.
答案:见解析