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§2-1 运动、空间和时间
本节学习的机械运动、参考系和坐标系、时间、时刻是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念，教师在讲授中最好以一个具体的运动如汽车的运动为例，让学生明确是为了确定物体的运动规律引入了参考系.可让同学提前预习或课上给出时间看书，教师提出一些问题,或让同学看书后提出问题、展开讨论，达到掌握知识、提高能力的目的.
教材分析
没有任何新概念、新理论,只是在名称上有改变.例如：参考系（参考系）联系：参考系可以看作参考系的一个坐标点甚至是原点.
学情分析
这节课对于学生来说几乎就是复习.机械运动、时间和时刻在初中都学过，不存在任何的困难,只要求回顾和理论联系实际就可以啦.坐标系在数学上也学过.
知识与技能
1.知道机械运动的概念.理解运动是绝对的，静止是相对的.
2.知道参考系的概念.知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同.
3.知道时间和时刻的含义以及它们的区别.知道在实验室测量时间的方法.
过程与方法
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1.在选择参考系时，能选择使研究问题方便的参考系.
2.能区分开时间和时刻的区别.
情感态度与价值观
让学生在运动的相对性中体会哲学的思想.
教学设计
教学重点 1.在研究问题时，如何选取参考系.
2.时刻与时间的区别.
教学难点 如何选取参考系.
教具准备 多媒体设备一套，手表一块，列车时刻表一张.
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
同学们，在初中我们学过，一个物体相对于别的物体的位置改变叫做机械运动，简称运动.机械运动是最普遍的自然现象.宇宙中的一切物体，小到原子内部的质子、中子和电子，大到遥远的恒星和星系，都在不停地运动着.有些物体，例如耸立的山峰、马路两侧的房屋、路面上的铁轨，看起来是不动的，其实，这些物体是随着地球一起运动的.同学们回忆一下初中学过的有关知识，回答有关问题.
（1）物体相对于其他物体有________（位置的变动），叫机械运动.
（2）被选作标准的另外的物体叫________（参考系）.
推进新课
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板书：
1.机械运动
参考系：为了描述一个物体的运动，选来作为标准的物体，叫参考系.
选择不同的参考系观察同一个运动，观察的结果会有不同.
出示空投物资的投影片（飞机、物资都可以抽动，能显示出其实际的运动路径）.
学生分析：以飞机为参考系，看到投下的物资沿直线竖直下落，地面上的人以地面为参考系，看到物体是沿曲线下落的.
要求学生举例：描述同一个运动，选择不同参考系，观察结果也不一样.
学生举例：运动的汽车，是选择地面为参考系，如选司机为标准，汽车是静止的.
……
（3）老师总结：参考系是可任意选取的，但选择的原则要使运动和描述尽可能简单.比如，研究地面上物体的运动，选择地面或相对地面动的物体作参考系要比选太阳作参考系简单.
深入研究运动的第一步是描述物体在空间中的位置.
板书：
2.空间位置的描述
教师精讲
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在生活中，我们怎样描述一个物体的位置呢？假设一辆汽车在天安门前的长安街上行驶，如果要知道汽车开到哪里了，通常我们会选取天安门作为参考标志，说明汽车离该标志有多远，在标志的哪个方向上.例如我们可以说“汽车目前在天安门东面5 km处.”如果只说汽车距离天安门5 km是不够的，因为这样的信息不明确，人们不知道汽车是在天安门的东面还是西面.
方法引导
在物理学中,通常借助数学方法，建立坐标系来描述物体的位置.例如仍然是描述上述汽车的位置，我们可以建立一个一维坐标系.如图2-1-1所示，假定坐标原点选在天安门,由西向东为坐标的正方向,汽车的位置可以记为x=5 km.
图2-1-1
如果汽车在天安门西边5 km处,在上述坐标系中，汽车的位置则记为
x=-5 km
所以在物理学中，通常要建立一个坐标系，用正、负号表示物体所在位置的方向.
知识拓展
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同学们都到电影院里看过电影：想想看你是如何找到自己的座位的.我们是根据电影票上的两个数字找到的某某排某某座.对于一个在平面上运动的物体，要描述其位置，仅用一维坐标系就不行了,就必须采用二维直角坐标系描述物体在一个平面上的位置.有时我们为了要确定一个物体的空间位置，还必须建立三维直角坐标系.
板书：
3.时刻、时间间隔（也称时间）
合作探究
这两个物理量与我们联系太密切了,根据同学们各自的理解，举一些关于时间、时刻的例子.
学生回答：
几点钟开会，几时上课，几点发车……
这都是时刻，而会议长达2个小时，这是从开始到结束的时间间隔等等.
老师：如果把时刻、时间在数轴上表示出来，那含义就一目了然了(如图2-1-2).
出示投影片，学生回答有关问题：
图2-1-2
(1)要指出时刻、时间间隔在数轴上的表示特点.
（2）时间的单位有____________、_____________、______________，符号分别为___________、
_______________、___________________.
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（3）在实验室研究物体运动情况时，需要测量和记录很短的时间，常用_____________来测量.
老师强调：要在时间轴上表示出时刻、时间：时刻表示为一点，时间表示为一线段.在以后的直线运动中的速度的研究中，常要用到这两个概念.
时间的单位:年、月、日、小时、分、秒、飞秒、阿秒.在国际单位制中用秒作为主单位.
［例题剖析］请你手托一石子匀速前进，突然释放石子，观察石子的运动情况.再请站在路边的人观察石子的运动情况.二者观察到的运动轨迹一样吗?
教师精讲
自己观察到的运动轨迹是直线，这是因为石子相对自己是自由落体运动；站在路边的人观察到的运动轨迹是抛物线，这是因为石子相对地面是平抛运动.二者观察到的运动轨迹是不一样的.
方法引导
物体的运动规律是相对参考系而言的，同一个物体的运动，如果选择不同的参考系，描述的运动规律是不同的.
［例题剖析1］有甲、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是（ ）
A.甲向上、乙向下、丙不动 B.甲向上、乙向上、丙不动
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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
分析:电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，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，乙相对甲在向上运动，说明乙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，或以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到是在向上运动.
答案:BCD
［例题剖析2］如图2-1-3为游乐场中摩天轮示意图，开动后，轮子和客舱分别做什么运动？
图2-1-3
分析:开动后，轮上各点都绕轴O做圆周运动，客舱虽然也绕O轴做圆周运动，但它始终处于竖直悬挂状态，表示客舱上各点的运动情况完全相同.
答案:轮子做转动，客舱做平动.
说明:物体平动时，可以沿直线运动，也可以沿曲线运动.
【讨论】
1.坐标系
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为了定量地研究物体的运动变化规律，还必须建立一个与参考系联系在一起的坐标系.这样，物体相对于参考系的位置变化就可以转化为在坐标系中点的坐标的变化.因此，坐标系就是参考系的一种数学抽象.
当物体做直线运动时，只需建立一个直线坐标系（一维坐标）就可精确地描述物体的运动.
2.平动的判断
判断平动时，可在物体上任意画一线段（图2-1-4），如果它在整个运动过程中是平行移动的，说明物体上各点的运动情况完全相同，物体做平动.
图2-1-4
课堂小结
这节课我们学习了有关机械运动、参考系、空间位置、时间、时刻等概念，这将是后面学习速度、加速度等概念的基础，所以同学们要结合实际问题将它们区分开.
布置作业
阅读课本上的“信息窗”.
找一张列车时刻表，研究一下它.注意：位置、时刻、时间等物理量.
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板书设计
1.机械运动
一个物体相对于别的物体的位置改变叫做机械运动，简称运动.
参考系:为了描述一个物体的运动，选来作为标准的物体，叫参考系.
2.空间位置的描述
在物理学中,通常借助数学方法，建立坐标系来描述物体的位置.
3.时刻、时间间隔（也称时间）
活动与探究
研究坐标系的重要应用.若遇到紧急情况，你在求助的时候，如何准确报出你的位置.
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