2.1 运动、空间和时间 课件 (4)

课件69张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．知道参考系和坐标系的概念．
2．正确区分时刻和时间．
3．掌握空间位置的描述．第1节 运动、空间和时间●课标解读
1．知道运动有多种类型，机械运动是最简单的一种运动形式．
2．知道对同一物体选择不同的参考系时，观察和描述的结果会有所不同，通常选参考系时，要视研究问题的方便而定．
3．学会用坐标系来描述物体的空间位置．
4．学会用时间轴来描述物体运动过程中的时间和时刻．
●教学地位
由于运动的相对性，描述物体的运动时必须明确所选择的参考系，为了准确地、定量地描述物体的运动，还要建立坐标系，最后教材介绍描述物体运动的时刻、时间等概念的区别．教材层层展开这些内容，同时穿插介绍全球定位系统及空间和时间的尺度．
本节知识是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础. ●新课导入建议
创设问题情景，观看一段有关物体运动的视频，如鸟的飞行、流水、瀑布、羽毛下落……然后思考．
宇宙中的一切物体都在不停地运动，运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象，那么同学们可不可以概括一下，什么叫做运动呢？1．指导学习阅读教材
2．完成【课前自主导学】 ●教学流程设计 步骤1：
导入新课，教材分析 课前预习安排：
1．指导学习阅读教材
2．完成【课前自主导学】 步骤1：
导入新课，教材分析 步骤2：
展示探究交流情景，完成参考系教学，例题见例1 步骤3：
学情检测：迁移应用1及当堂双基达标1、5 步骤4：
师生互动：引导学生分析，讨论教材图2－4、2－5，让学生总结坐标系概念及分类，例题见例2 步骤5：
坐标系学情检测，见迁移应用2及当堂双基达标3、4两题 步骤6：
利用教科书图2－9让学生针对实例分析时刻、时间概念的含义及区别、教师总结例题见例3 步骤7：
学情检测，完成迁移应用3及当堂双基达标第2题 步骤8：
师生互动：由学生总结本节知识，教师点评、布置课下作业，完成【课后知能检测】 演示结束1.基本知识
(1)机械运动：是指一个物体相对其他物体的 变化，简称 ，是物质运动的一种基本形式．
(2)参考系：用来描述物体运动的 称为参考系．对于同一个运动，选择的参考系不同，观察和描述的结果会是 的．机械运动 位置运动参照物不同
2．思考判断
(1)车轮的转动不是机械运动．(×)
(2)研究同一物体运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．(×)
(3)我们说“日落西山”是以山为参考系的．(√)
3．探究交流
如图2－1－1是“天宫”终于等到了“神八”的交会对接，这是我国继“神七”载人出舱后，航天技术的又一重大突破，我们看到画面上的“天宫一号”在静等“神八”，而解说的航天专家却说它正以每秒几千米的速度运动．
(1)怎么理解我们看到的画面与专家的看法？
(2)选择不同的参考系物体的运动情况可能是不同的，那么参考系的选取原则是什么呢？
▲“神八”交会对接“天宫”
图2－1－1
【提示】　(1)我们以镜头为参考系，而航天专家以地球为参考系．
(2)研究物体运动时，参考系的选取是任意的，一般根据研究问题的方便来选取．在研究地面上的物体时，通常取地面或相对于地面静止的物体作为参考系．1.基本知识
(1)研究物体的运动，首先应该描述物体的空间位置．在物理学中，通常需要借助数学方法，建立坐标系来描述物体的位置．
(2)坐标系的种类：
对于一个在一条直线上运动的物体，我们可以建立一个一维坐标系来描述其位置．
对于一个在平面上运动的物体，我们可以建立一个二维坐标系来描述其在平面上的位置．空间位置的描述
2．思考判断
(1)物体在坐标系中的坐标值的正负表示大小．(×)
(2)在一维坐标系中，物体的位置变化可用末位置坐标减初位置坐标来表示．(√)
(3)运动员在百米赛道上奔跑，为准确描述其在不同时刻的位置可建立直线坐标系．(√)3．探究交流
对于在平面上运动的物体，
花样滑冰运动员
图2－1－2
例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？
【提示】　可以以冰场中心为坐标原点，自北向南方向为x轴正方向，自西向东方向为y轴正方向，建立二维坐标系.1.基本知识
(1)时刻是指某一瞬时，时间是指两个时刻之间的间隔，通常用t表示．
(2)在表示时间的轴上，时刻用点来表示，时间用线段来表示．
(3)在国际单位制中，表示时间和时刻的单位是秒，它的符号是s.时间的描述
2．思考判断
(1)列车运行时刻表上的数字均表示时间．(×)
(2)1天只能分成24个时刻．(×)
(3)1节课45分钟指的是时间．(√)
3．探究交流
时间的常用单位有哪些？生活中、实验室中有哪些常用的计时仪器？
【提示】　在国际单位制中，时间的单位是秒，常用单位有分钟、小时，还有年、月、日等．生活中用各种钟表来计时，实验室和运动场上常用停表来测量时间，若要比较精确地研究物体的运动情况，有时需要测量和记录很短的时间，学校的实验室中常用电磁打点计时器或电火花计时器来完成．【问题导思】
1．研究物体的运动时，为什么一定要选参考系？
2．选取参考系有哪些原则？
3．研究地面上物体的运动时，常选什么物体作为参考系？对参考系的理解
1．选取参考系的意义
(1)只有选取了参考系，物体的运动才具有实际意义，也就是说，只有选择了参考系，物体的运动才具有唯一性，物体的运动规律才能唯一确定．
(2)参考系是物体运动的参照与标准．对于同一运动物体，参考系不同，往往其运动规律也会不同．
(3)参考系是研究物体运动不可缺少的物体．
2．参考系的选取原则
(1)任意：参考系的选取是任意的，任何物体都可看做参考系．
(2)方便：参考系的选取应该遵循方便性原则和简单性原则，也就是说，无论哪一个物体做参考系，都应该使问题的研究更方便，更简单，杜绝使问题复杂化的情况．
(3)实用：研究地面物体的运动时，一般选取地面为参考系．1．在研究物体的运动情况时，如果一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的．
2．在解题过程中如果选地面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． (2012·福州一中高一检测)明代某诗人曾写过这样一首诗：“空手把锄头，步行骑水牛；人在桥上走，桥流水不流．”其中“桥流水不流”中的“桥流”是以下列哪个物体为参考系的(　　)
A．水　　 B．桥　　　C．人　　 D．河岸
【审题指导】　解答本题注意以下两点：
(1)物体的运动是相对参考系而言的．
(2)同一个物体选取不同的参考系，其运动情况往往不同．
【解析】　“水不流”是以水为参考系，而桥相对于水是运动的，故A正确．
【答案】　A1．(2012·福建师大附中高一检测)2012年伦敦奥运会火炬传递时，观察图2－1－3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风向不变)(　　)图2－1－3
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【问题导思】
1．坐标系具备哪些要素？
2．常见的坐标系有哪几种？
3．同学们在操场上踢足球，如何描述某个同学的位置？坐标系的理解及应用
1．建立坐标系的目的：定量描述物体的位置及位置变化，便于更确切地描述物体的机械运动．
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、正方向和单位长度，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，需要用两个相互垂直的坐标轴确定它的位置，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，如踢出的足球在空中运动，需要采用三个坐标确定它的位置，即三维坐标(空间坐标)．
甲　直线坐标系　乙　平面坐标系　丙　空间坐标系 图2－1－4 1．如果物体做直线运动，一般应建立一维坐标系，且坐标系正方向与物体运动方向一致．
2．如果物体做折线或曲线运动(如抛物线、圆周等)，一般应优先建立二维坐标系． 小明所在学校的校门口是朝南的，他进入校门后一直向前走120米后，再向东走40米就到了他所在的教室，请你画出他的教室所在的位置．
【审题指导】　选取坐标原点 → 建坐标系 → 确定位置坐标
【解析】　选校门口为坐标原点，x轴正方向表示向东，y轴正方向表示向北，以1厘米长的线段表示40米，建立坐标系如图所示．小明的教室在坐标为(40 m,120 m)处．
【答案】　见解析1．画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度．
2．坐标系是数学知识在物理学科中的应用，在物理学中用数学的知识，会使抽象的数字变得更加具体和有意义．2．一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2 m处，向下方向为坐标轴的正方向．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【解析】　根据题意建立如图所示的坐标系，A点为抛出点，坐标为－2 m，B点为坐标原点，D点为地面，坐标为2 m，C点为接住点，坐标为1 m，所以选项B正确．
【答案】　B
【问题导思】
1．在学校的作息时间表上的数据，哪些表示时刻，哪些表示时间？
2．结合实际，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法？
3．如果用t轴表示时间和时刻，则时刻与时间应怎样表示？时间与时刻的理解
1．时刻与时间的关系
(1)用t1和t2分别表示两个时刻，Δt表示两个时刻之间的时间，则Δt＝t2－t1.
(2)在时间轴上，时间对应一条线段，时刻对应一个点．
如图2－1－5所示，第1 s初、第1 s末、第2 s初、第7 s末、第8 s初表示的都是时刻．
前3 s、第1 s内、第2 s内、前1 s、第3 s末到第5 s末、第8 s内表示的都是时间．
图2－1－5
(3)时刻只能显示某一瞬间，好比照片只记录快门一闪的那一瞬间．时间记录的是一个过程量，好比一段录像．
2．两种分辨方法
(1)根据上下文判断：分析所给的说法，根据题意去体会和判断．时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间间隔对应的是事件或运动的过程．
(2)利用时间轴判断：画出时间轴，把所给的时刻和时间间隔表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间间隔．生活中一般用各种钟表来计时，在运动场上常用秒表计时，在实验室里通常用秒表或打点计时器进行计时． (2012·海口市第一中学高一检测)关于时刻和时间，下列说法正确的是(　　)
A．作息时间表上的数字均表示时间
B. 1 min只能分成60个时刻
C．中央电视台每晚新闻联播节目19：00开播指的是时间
D．汽车过红绿灯时“宁停三分，不抢一秒”指的是时间
【审题指导】　时间描述的是一个运动或变化过程，时刻描述的是一个状态或一个瞬间．
【解析】　作息时间表上的数字表示的是起床、就餐、上下课的时刻，A错.1 min能分成无数多个时刻，B错．新闻联播19：00开播指的是时刻，C错；“宁停三分，不抢一秒”指的是时间，D对．
【答案】　D
怎样区分时间与时刻
1．应明确时刻对应的是某个事件或运动的状态、位置，而时间对应的是事件或运动的过程或是位置变化．
2．应掌握一些表示时刻与时间的关键词：如数值后跟“初”、“末”、“时”应是时刻，如数值后跟“内”、“中”一般为时间．3．以下的计时数据，指一段时间的是(　　)
A．学校每天7点准时早读
B．每节课40 min
C．物理考试9：40结束
D．周末文艺晚会18：40开始
【解析】　时刻在时间轴上对应一点，而时间间隔在时间轴上对应于一段线段，由此可知，B正确，A、C、D错误．
【答案】　B 甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动，乙中乘客看甲在向下运动，丙中乘客看甲、乙都在向上运动．这三架电梯相对地面的运动情况可能是(　　)
A．甲向上、乙向下、丙不动
B．甲向上、乙向上、丙不动
C．甲向上、乙向上、丙向下
D．甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢综合解题方略——参考系的选取 对运动规律的影响
【审题指导】　转换参考系→比较速度→得出结论
【规范解答】　电梯中的乘客看其他物体时，是以自己所乘的电梯为参考系，甲中乘客看高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动．同理，乙看到甲在向下运动，说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快．丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或者以比甲、乙都慢的速度向上运动，丙中乘客看见甲、乙两电梯都在向上运动．
【答案】　BCD1．选择不同的参考系，物体运动情况不同．
2．比较几个物体的运动快慢，必须选择同一参考系．
3．复杂问题中转换参考系，利用相对运动关系确定实际运动情况．
【备课资源】(教师用书独具)
人不能两次踏入同一条河流——物质的运动
世界上的事物都在运动．古希腊有位哲学家说过一句名言，“人不能两次踏入同一条河流”形象地阐明了这一含义深刻的哲理．河水在不停地流动，当人第二次踏入这条河时，接触的已不是原来的水流，而是上游来的新水流．客观事物就像河水一样处于不停的运动之中．
世界是物质的，物质是运动的，整个世界就是永恒运动着的物质世界．哲学讲的“运动”和平时的体育运动不同，它是指一切事物的变化和过程，这种变化和过程是物质的固有属性，是物质存在的形式，一切事物都在运动，有些事物的运动是明显的，人们可以直接感觉到，如奔驰的汽车，流动的河水，划破夜空的流星等．有些事物变化是缓慢的，人们不容易觉察到．俗话说“稳如泰山”，但科学研究表明，泰山在100万年间升高了几百米；世界第一高峰珠穆朗玛峰在50万年间升高了1 600米．
还有些物体虽然运动速度快，但距离我们遥远，或者是物质本身太小，我们也不容易感觉到．恒星看起来是不动的，其实，织女星和牛郎星分别以每秒14公里和26公里的速度飞奔．微观世界的原子、分子、基本粒子同样是在不停地运动，许多粒子从出生到“衰变”，只有几百亿甚至几万亿分之一秒，运动速度非常之快．
凡是物质都在运动，凡是运动都是物质的运动．世界上的各种现象都是物质运动的表现形式．根据科学已达到的水平，按照低级到高级的发展顺序，物质运动分为：机械运动、物理运动、化学运动、生物运动、社会运动五种基本形式．如图教2－1－1所示几幅图就展示了几种常见的运动情景．
图教2－1－1 1．(2013·厦门一中高一检测)诗句“满眼波光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”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．河岸和流水
【解析】　船在水中向前划行，诗人以船为参考系时，山以及地面都是运动的，恰似走来迎．若以山或河岸为参考系，船是运动的，因此，选项A是正确的．其他选项均错．
【答案】　A
2．以下的计时数据指的是时间的是(　　)
A．某航班于14时30分从北京起飞
B．某短跑运动员用11.5秒跑完了100 m
C．中央电视台的新闻联播节目于19时开播
D．在某场足球赛中，甲队于开赛10 min时攻入一球
【解析】　A、C、D中的数据都指的是时刻，而B中的11.5 s是与跑完100 m这一过程相对应，指的是时间．
【答案】　B
3．在国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，以北京长安街为坐标轴x，向西为正方向，以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，建立一维坐标．一辆彩车最初在原点以东3 km处，几分钟后行驶到原
点以西2 km处. 这辆汽车最初位置和最终位置分别是(　　)
A．3 km　2 km　　 B．－3 km　2 km
C．3 km　－2 km D．－3 km　－2 km
【解析】　坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负．汽车最初在原点以东且距原点3 km，所以最初位置是－3 km，同理，最终位置是2 km，正确选项为B.
【答案】　B
4．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．直线坐标系 B．二维坐标系
C．三维坐标系 D．以上坐标系无法描述
【解析】　由于蚂蚁在纸箱表面爬行时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．
【答案】　C5．电影《闪闪的红星》中有句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走．”看到这句歌词，你也许会有疑问：两岸青山为什么会“走”？
【答案】　“竹排江中游”是以两岸为参考系，而“青山两岸走”是以竹排为参考系. 图2－1－6