第1节 运动、空间和时间
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道运动有多种类型，机械运动是物体最简单的一种运动形式．
2．知道参考系的概念，知道如何选择参考系．(重点、难点)
3．学会应用坐标系描述物体的空间位置．
4．知道时间和时刻的含义以及它们的区别，学会用时间数轴来描述物体运动过程中的时间和时刻．(重点)
一、机械运动
1．机械运动：一个物体相对其他物体的位置变化，简称运动，是物质运动的一种基本形式．
2．参考系
(1)定义：用来描述物体运动的参照物．
(2)选取原则：参考系的选取是任意的，一般以地面为参考系．
二、空间位置的描述
1．位置的确定：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．坐标系的选取：如果物体做直线运动，物体的空间位置可以用一维坐标系描述；如果物体在平面内做曲线运动，其位置可以采用二维坐标系来描述．
三、时间的描述
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.
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)车轮的转动不是机械运动． (×)
(2)任何物体都可以被选作参考系． (√)
(3)只有静止的物体才能被选作参考系． (×)
(4)在任何参考系下，同一物体的运动都相同． (×)
(5)时间是较长的一段时间，时刻是较短的一段时间． (×)
(6)第5 s内和前5 s内指的是不相等的两段时间间隔． (√)
2．宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时写下诗句“飞花两岸照船红，百里榆堤半日风，卧看满天云不动，不知云与我俱东”．请问诗句中的“云与我俱东”所对应的参考系是( )
A．两岸 B．船
C．云 D．诗人
A [本诗所描述的情景中船、诗人和云是相对静止的，“云与我俱东”是以两岸为参考系的，故选A.]
3．某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5 m，将坐标系的原点定在平台上，取旗杆所在直线向上方向为坐标轴的正方向，旗杆上固定国旗的A、B两点离地面的距离分别为10.9 m和9.4 m，那么A、B两点的坐标分别是( )
A．10.9 m 9.4 m B．11.4 m 9.9 m
C．10.4 m 8.9 m D．10.9 m －9.4 m
C [根据题意，A、B两点离平台(坐标原点)的距离分别为10.9 m－0.5 m＝10.4 m和9.4 m－0.5 m＝8.9 m，且A、B两点都在平台上方，故A、B两点的坐标分别为10.4 m和8.9 m．选项C正确．]
4．下列说法中指时间间隔的是( )
A．学校每天21：40准时熄灯
B．早晨由临海开往杭州的第一班车，在06：20发车
C．高考理科综合的考试时间为150分钟
D．中央电视台的朝闻天下节目在6点开播
C [选项A、B、D中的21：40、06：20和6点均指时刻，选项C中的150分钟指时间间隔，故选项C正确．]
机械运动 参考系
1.选取参考系的必要性
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．
2．参考系选取的三原则
(1)任意：参考系的选取是任意的，任何物体都可以被选作参考系．
(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，无论将哪一个物体选作参考系，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：一般选取地面为参考系．
【例1】 如图所示是某型号战斗机在空中加油的情形，以下列的哪个物体为参考系，可以认为加油机是运动的( )
A．战斗机
B．地面上的房屋
C．加油机中的飞行员
D．战斗机里的飞行员
思路点拨：相对于参考系位置变化的物体是运动的，位置不变的物体是静止的；本题研究的是加油机的运动情况，关键看它相对所选参考系的位置是否变化．
B [加油机相对于战斗机位置不变，以战斗机为参考系，加油机是静止的，A错误；加油机相对于地面上的房屋位置不断变化，以地面上的房屋为参考系，加油机是运动的，B正确；加油机相对于加油机中的飞行员位置不变，以加油机中的飞行员为参考系，加油机是静止的，C错误；加油机相对于战斗机里的飞行员位置不变，以战斗机里的飞行员为参考系，加油机是静止的，D错误．]
物体运动情况的判断方法
(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．
1．两列火车平行地停在一站台上，过了一会儿，甲车内的乘客发现窗外树林在向西移动，乙车内的乘客发现甲车没有动，如以地面为参考系，上述事实说明( )
A．甲车向东运动，乙车不动
B．乙车向东运动，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东运动
D [物体的运动是相对参考系而言的，同一物体，参考系不同，其运动情况一般不同，本题中，树林相对地面静止，甲车内的乘客发现窗外树林在向西移动，说明甲车在向东运动；乙车内的乘客发现甲车没有动，说明乙车相对甲车静止，由于甲车相对地面向东运动，所以乙车相对地面也向东运动．]
空间位置的描述
1．建立坐标系的两条原则
(1)坐标原点应建立在参考系上．
(2)对坐标方向的选取要使对物体运动规律的描述尽量简便．
2．坐标系的种类
(1)一维坐标系：如果物体沿直线运动，以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和标度，建立一维坐标系，如图甲所示．
(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确定它的位置，即二维坐标系(平面坐标)，如图乙所示．
(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，即三维坐标系(空间坐标)，如图丙所示．
甲．一维坐标系 乙．二维坐标系 丙．三维坐标系
【例2】 如图所示是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标轴(x轴)．在画该坐标轴时规定原点在某长直公路上某广场的中心，公路为南北走向，规定向北为正方向．坐标轴上有两点A和B，A点的位置坐标为xA＝5 m，B点的位置坐标为xB＝－3 m，下列说法中正确的是( )
①A点位于广场中心南边5 m处；②A点位于广场中心北边5 m处；③B点位于广场中心南边3 m处；④B点位于广场中心北边3 m处．
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
思路点拨：①在直线坐标系上，要明确坐标原点、正方向和单位长度．
②根据位置坐标确定所在位置到坐标原点的距离．
D [坐标值的正负只表示方向，正号表示方向与所规定的正方向相同，负号表示方向与所规定的正方向相反．本题中规定原点在某长直公路上某广场的中心，向北为正方向，A点的坐标为正值，表示A点位于广场中心北边5 m处，②正确，B点的坐标为负值，表示B点位于广场中心南边3 m处，③正确，故正确选项为D.]
描述物体空间位置的方法
(1)选定参考系，以参考系为坐标原点，建立坐标系，应明确坐标轴的正方向及其标度大小．
(2)根据物体相对参考系的距离及方位，在坐标系中找出与物体位置相对应的坐标点．
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
B [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．]
3．如图所示，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？
[解析] 本题考查坐标系的建立方法．可以以A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向建立坐标系，如图所示，则各点坐标为A(0,0)，B(0，－50 m)，C(100 m，－50 m)，D(100 m,100 m)．
[答案] 见解析
时间的描述
1.时刻与时间的区别和联系
时刻
时间(间隔)
区
别
时刻对应于物体所处的位置或状态
时间(间隔)对应于物体所经历的某段过程
时刻只有先与后，而没有长短之分
没有先与后的区别，只有长短之分
在时间轴上，时刻用一个点表示
在时间轴上，时间用线段表示
联
系
(1)两个时刻的间隔即为时间
(2)时间能够展示物体运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示物体运动的一个瞬间，好比是一张照片．由一张张连续的照片可以组成录像，一系列连续时刻的积累便构成了时间
2.用时间轴表示时间和时刻
(1)第1 s内、第2 s内、第3 s内、…、第n s内指的都是时间，都为1 s.
(2)最初2 s内、最后3 s内、…、最初n s内都是指时间，在数值上对应所述值．
(3)第1 s末(第2 s初)、第2 s末(第3 s初)、…、第n s末，都是指时刻．如图所示，第3 s末和第8 s初都是时刻，第5 s末和第6 s初是同一时刻(在时间轴上是同一点)．第2 s初到第3 s末的时间间隔为2 s.
【例3】 如图所示是表示时间的坐标轴．请思考并讨论：
(1)图中A点和B点的意义是什么？
(2)A、B之间的线段表示什么？
(3)“前2 s”在图中怎么表示？
(4)“第6 s”在图中怎么表示？
(5)“第2 s末”和“第3 s初”在图中怎么表示？它们是同一个时刻吗？
思路点拨：仔细揣摩几秒“末”、几秒“初”、几秒“内”中关键字眼的含义是区分时间与时刻的关键．
[解析] 时刻是某个瞬间，时刻对应物体所处的某个状态，时间对应某段过程．时间与时刻可以在表示时间的坐标轴上表示出来，其中时间对应一段线段，有一定的长度，时刻对应一个点．
[答案] (1)A点和B点表示两个时刻，分别指第3 s末(第4 s初)和第4 s末(第5 s初)
(2)时间，且时间为1 s
(3)0到2 s末之间的线段表示前2 s
(4)5 s末到6 s末之间的线段表示第6 s
(5)“第2 s末”和“第3 s初”在题图中均为数字2所在的点，是同一时刻
4.2018年世界杯预选赛亚洲区12强赛A组第6轮中国国家队与韩国国家队的比赛于3月23日19点35分开始．上半场第34分钟，于大宝头球破门．经过90分钟的角逐，中国队最终以1∶0战胜韩国队．则对以上表述中的“19点35分”“第34分钟”和“90分钟”的说法正确的是( )
A．时间 时刻 时刻 B．时间 时间 时刻
C．时刻 时刻 时间 D．时间 时刻 时间
C [“19点35分”和“第34分钟”指的是一个时间点，表示时刻．“90分钟”指比赛进行的总时间，表示时间，C正确．]
5．下列说法表示同一时刻的是( )
A．第2 s末和第3 s初 B．前3 s内和第3 s内
C．第3 s末和第2 s初 D．第1 s内和第1 s末
A [同一时刻是指在时间轴上对应同一个点，所以仅选项A正确．]
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．参考系就是绝对不动的物体
B．只有选好参考系以后，物体的运动性质才能确定
C．同一物体的运动，相对于不同的参考系，观察的结果可能不同
D．我们平常所说的楼房是静止的，是以地面为参考系
BCD [参考系是为了描述物体的运动，选来作为标准的物体，可以是运动的，也可以是静止的，故A错误；运动和静止是相对的，要描述物体的运动，必须选择参考系，故B正确；描述同一运动时，若以不同物体作为参考系，观察结果可能不同，C正确；参考系的选取，原则上是任意的，但在实际问题中应以对运动的描述尽可能简单为原则，一般以地面为参考系，D正确．]
2．关于坐标系，下列说法错误的是( )
A．建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化
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
C [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；做直线运动的物体的描述需要建立一维直线坐标系，做平面曲线运动时需建立平面直角坐标系，D正确．]
3．下列各选项表述中，不是指时间的是( )
A．3月1日到3月2日之间
B．一光年
C．一整夜
D．45分钟
B [一光年是指光在一年里以光的速度所通过的距离，故选项B符合题意．然后根据时间的定义可知选项A、C、D都是指时间，故选项A、C、D不符合题意．]
4.如图所示，一根长0.8 m的直杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点A向下滑动，规定向下为正方向．
(1)取杆的下端O为坐标原点，图中A、B两点的坐标各是多少？环从A到B的过程中，位置变化了多少(OB间距离为0.2 m)?
(2)取A端为坐标原点，A、B点的坐标又是多少？环从A到B的过程中位置变化了多少？
(3)由以上两问可以看出，坐标原点的不同对位置坐标和位置变化是否有影响？
[解析] (1)由于杆长0.8 m，OB长为0.2 m，坐标系向下为正方向，故以O点为坐标原点，A、B的坐标分别为xA＝－0.8 m，xB＝－0.2 m，从A到B位置变化为xB－xA＝0.6 m.
(2)由题意知，AB长为0.6 m，以A为坐标原点，A、B两点的坐标分别为xA＝0，xB＝0.6 m．从A到B位置变化为xB－xA＝0.6 m.
(3)选取的坐标原点不同，同一位置的坐标不同，但两点间的位置变化相同．
[答案] (1)－0.8 m －0.2 m 0.6 m (2)0 0.6 m 0.6 m (3)对位置坐标有影响，对位置变化没有影响
课件52张PPT。第2章 运动的描述第1节 运动、空间和时间234位置变化 参照物 地面 5空间位置 坐标系 一维坐标系 二维坐标系 6瞬时 间隔 时刻 线段 秒 7× √ × × × √ 89101112机械运动 参考系 1314151617181920空间位置的描述 2122232425262728293031时间的描述 3233343536373839404142434445464748495051点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(一)
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．下列各种运动中，不属于机械运动的是( )
A．列车在飞驰 B．运动员在奔跑
C．信号在传递 D．水滴在下落
C [物质的运动一般分为机械运动、热运动、电磁运动等类型．机械运动是指一个物体相对于其他物体的位置变化，简称运动．选项A、B、D列举的运动都属于机械运动，信号在传递则属于电磁运动，选项C符合题意．]
2．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．乘客前、后两次采用的参考系是( )
A．站台，对面的火车
B．两次都是对面的火车
C．两次都是站台
D．自己坐的火车，站台
D [乘客看到对面的火车运动，是以自身为参考系，当等到站台出现，发现自己乘坐的火车开动了，是以站台为参考系，选项A、B、C错误，选项D正确．]
3．要描述在水平地面上爬行的蚂蚁的位置时，应选用的坐标系是( )
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
B [由于蚂蚁在水平地面爬行时位置的变动在平面内，所以应选择平面直角坐标系(二维坐标系)描述其位置，选项B正确．]
4．如图所示，一条绳子长1.5 m，放在高0.8 m的桌子上，有一部分悬在桌外，留在桌面上的部分长1.2 m，以桌边上的一点O′为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标系，则绳的最低端B的坐标为( )
A．x＝0.3 m B．x＝0.5 m
C．(0,0.3 m) D．(0，－0.3 m)
A [以桌边上的一点O′为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标系，建立的是一维坐标系，选项C、D错误；绳的最低端B在正方向上，且距坐标原点的距离为0.3 m，所以B的坐标为x＝0.3 m，选项A正确，选项B错误．]
5．以下的计时数据属于时间的是( )
A．某场足球赛开赛15 min时甲队攻入一球
B．某人用15 s跑完100 m
C．中央电视台新闻联播节目19时开播
D．列车在9时45分到达途中的南京站
B [判定本题各项说法指的是时刻还是时间，应该采用上下文分析法，A项中的开赛15 min时指的是时刻，足球被攻入是一个瞬间就完成的，而B项中跑完100 m是一个运动过程，需要一段时间，C项说法指的是节目的开始，19时是一个时刻，同理D项中的9时45分是指一个时刻，故选项B正确．]
6．(多选)甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看到一高楼在向下运动，乙中乘客看到甲在向下运动，丙中乘客看到甲、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，但丙比甲、乙都慢
BCD [电梯中的乘客看其他物体时，以自己所乘的电梯为参考系．甲中乘客看到高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动．同理，乙中乘客看到甲在向下运动，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，丙中乘客看到甲、乙两电梯都在向上运动．所以正确选项为B、C、D.]
二、非选择题(14分)
7．一物体沿x轴运动，各个时刻的位置坐标如下表所示：
t/s
0
1
2
3
4
5
x/m
0
5
－4
－1
－7
1
位置点
A
B
C
D
E
F
(1)请在下图中的x轴上标出物体在各时刻的位置；
(2)哪个时刻物体离坐标原点最远？有多远？
[解析] (1)根据各个时刻的位置坐标对应情况，标出物体在各时刻位置如图所示．
(2)物体在1 s末、2 s末、3 s末、4 s末、5 s末离坐标原点的距离分别为5 m、4 m、1 m、7 m、1 m，所以4 s末物体离坐标原点最远，有7 m.
[答案] (1)见解析图 (2)4 s末 7 m
