第一章第1节空间和时间
学习目标思维导图1.理解参考系的概念,能科学地描述运动的相对性,形成运动观念。(物理观念)2.掌握描述运动的方法,学会用坐标系确定物体位置。(科学思维)3.知道时刻与时间的区别和联系,能够识别具体情景下的时刻与时间,能用时间数轴科学地表示时刻和时间。(物理观念)
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用·随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、机械运动1.机械运动:一个物体相对于其他物体的__________随时间的变化。2.参考系:(1)概念:动与静是__________的,人们必须确定一个__________来描述物体的运动,这种__________称为参考系。(2)同一物体的运动,选取不同的参考系,描述的结果就__________相同。二、空间位置的描述1.坐标系:为了定量地描述物体的位置,需要在参考系上建立适当的坐标系。2.种类:(1)一维坐标系:物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,确定坐标原点,规定坐标轴的正方向和单位,物体的位置就可以用坐标来描述。(2)二维直角坐标系(平面直角坐标系):描述平面上物体的位置时,通常建立二维直角坐标系(平面直角坐标系)。位置相对参照物参照物不一定
三、时间的描述1.时刻:指某一瞬时,通常用t表示。如上午8时上课、8时45分下课,这里的“8时”“8时45分”是指时刻。2.时间:两个时刻的间隔,通常用t表示。如一节课45min,指时间。3.时间数轴:表示时刻和时间的数轴。在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间用线段表示。
易错辨析判一判(1)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。()(2)两位同学描述同一物体的运动时可能得到不同的结果。()(3)建立一维坐标系时,需要选原点、规定坐标轴的正方向和单位。()(4)时刻就是时间,两者没有本质区别。()(5)在时间数轴上,时刻用线段表示,时间用点表示。()×解析参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系。√解析若两位同学选择不同的参考系,则描述的结果可能不同。√×解析时刻与时间既有联系,又有区别,两个时刻之间的间隔为时间。×解析在时间数轴上,时刻用点表示,时间用线段表示。
合格考试练一练1.(多选)关于时间和时刻,下列说法正确的是()A.5s时指的是5s末时,是时刻B.第4s末就是第5s初,指的是时刻C.5s内指的是从第4s末到第5s末这1s的时间D.第5s内指的是从第1s初到第5s末这5s的时间AB解析5s时指的是第5s末时,指的是时刻,故A正确;第4s末就是第5s初,指的是时刻,故B正确;5s内指的是从零时刻到第5s末这5s的时间,故C错误;第5s内指的是从第4s末到第5s末这1s的时间,故D错误。
2.唐代著名诗人李白在《望天门山》中写道:“天门中断楚江开,碧水东流至此回。两岸青山相对出,孤帆一片日边来。”从物理学的角度看,以下关于参考系的说法正确的是()A.“碧水东流至此回”是以孤帆为参考系的B.“两岸青山相对出”是以孤帆为参考系的C.“孤帆一片日边来”是以长江水为参考系的D.“孤帆”是运动的,不能作为参考系B解析“碧水东流至此回”描述的是江水的运动,是以地面为参考系的,故A错误;“两岸青山相对出”描述的是青山的运动,青山和孤帆的相对位置发生了变化,是以孤帆为参考系的,故B正确;“孤帆一片日边来”描述的是孤帆的运动,孤帆相对青山或江岸是运动的,所以是以青山或江岸为参考系的,故C错误;任何物体都可以作为参考系,只不过选择不同的参考系,得到的运动状态不一定一样,故D错误。
重难探究•能力素养全提升
探究一对参考系的理解【情境探究】下雨天,在同一地点、同一时刻,站台上静止的人看到雨滴竖直下落,而坐在匀速行驶的列车里的乘客看到的雨滴却是斜向列车后方的(如图所示)。发生这种现象的原因是什么?请谈谈你的看法。
要点提示这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时,看到的雨滴是竖直下落的;以匀速行驶的列车为参考系时,看到的雨滴是斜向列车后方运动的。
【知识归纳】
【应用体验】典例1下列语句中加下划线部分描绘的运动情景,可以选取山为参考系的是()A.两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山B.小小竹排江中游,巍巍青山两岸走C.满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎D.两岸青山相对出,孤帆一片日边来A解析“轻舟已过万重山”,舟的运动是相对于山来说的,诗人选取的参考系为山,故A正确;“巍巍青山两岸走”是以竹排为参考系的,故B错误;“看山恰似走来迎”选择的参考系是自己或者船,故C错误;“两岸青山相对出”是相对于船来说的,故D错误。
规律方法假设法判断参考系假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述与给定的描述中的结果是否一致,若一致,假设的物体就是参考系。
针对训练1(多选)如图所示,由于风的缘故,河岸上的旗帜向右飘,河面上的两条船A、B上的旗帜分别向右和向左飘,则两条船的运动状态是()A.A船可能是向左运动的B.A船可能是静止的C.B船肯定是向右运动的D.B船可能是静止的ABC解析河岸上的旗帜向右飘,说明风向右刮,A船上旗帜向右飘,A船可能静止不动,也可能向左运动,还可能向右运动且运动速度小于风速,故A、B正确;B船旗帜向左飘,则B船肯定向右运动,且运动速度大于风速,故C正确,D错误。
探究二做直线运动的物体的位置【情境探究】如图所示,一辆汽车在笔直的公路上从超市出发,向东行驶了300m到达电影院,继续行驶了150m到达度假村,又向西行驶了950m到达博物馆,最后回到超市。(1)若问汽车开到哪里了,我们应怎样回答?(2)怎样描述汽车的位置?
要点提示(1)选取参考系进行描述。如汽车在超市的东边,离超市300m;汽车在超市的西边,离超市500m等。(2)以超市所在的位置为原点,规定以向东的方向为正方向,用1个单位长度表示100m,建立直线坐标系。如图所示,则汽车的位置用坐标表示。
【知识归纳】1.建坐标系的目的为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。2.注意:建立坐标系时,必须标上原点、正方向和单位。
3.坐标系的分类及建立方法
4.一维坐标系的特点研究直线运动时可以建立一维坐标系。物体的位置用坐标表示,坐标的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上;坐标的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。
【应用体验】典例2一个小球从距地面4m高处竖直向下抛出,被地面弹回,在距地面1m高处被接住。若坐标原点定在抛出点处,向下方向为坐标轴的正方向。小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是()A.2m,-2m,-1mB.-2m,2m,1mC.0,4m,3mD.-4m,0,-1mC解析如图所示,小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是0,4m,3m,故C正确。规律总结物体的位置坐标大小、正负与坐标原点、正方向的选取有关,但物体的实际位置与坐标原点、正方向的选取无关。
探究三时间与时刻的区别和联系【情境探究】李爷爷起床后外出晨练,在公园遇到张爷爷,“您这么早!练多长时间了?”“15分钟左右吧,现在是什么时间?”“大约6点。”(1)对话中两个“时间”的含义相同吗?有什么区别?(2)利用数学上的数轴怎样表示时间和时刻?
要点提示(1)不相同。第一个是时间,表示一段时间间隔,第二个是时刻,表示某一瞬间。(2)用数轴的正半轴表示,单位为秒,数轴上的点表示时刻,线段表示时间,如图所示。
【知识归纳】时间和时刻的比较项目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,指某两个时刻之间的间隔时刻是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志,指某一瞬间时间轴上的表示方法一条线段一个点表述方法“3s内”“前3s内”“后3s内”“第2s内”“第1s末到第3s末”等均指时间“3s末”“第3s末”“第4s初”“8:30”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
名师点睛(1)生活中一般用各种钟表来计时,在实验室中常用停表、打点计时器计时。(2)关键字词的使用,如“初”“末”“时”一般表示时刻;如“内”“用时”“经过”“历时”一般表示时间。
典例3(多选)在如图所示的时间数轴中,下列关于时刻和时间的说法正确的是()A.t2表示时刻,称为第2s末或第3s初B.t2~t3表示时间,称为第3s内C.t0~t2表示时间,称为前2s或第2s内D.tn-1~tn表示时间,称为第(n-1)s内AB解析t2表示时间数轴上的一个点,所以表示时刻,称为第2s末或第3s初,A正确;t2~t3表示时间数轴上的一段线段,所以为时间,称为第3s内,B正确;t0~t2表示时间数轴上的一段线段,所以为时间,称为前2s内,第2s内为t1~t2,C错误;tn-1~tn表示时间,称为第ns内,D错误。【应用体验】
规律方法时刻与时间的两种判断方法(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。时刻对应的是事件或运动的某一状态,时间对应的是事件或运动的过程。(2)利用时间数轴判断:画出时间数轴,把所给的时刻和时间表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间。
针对训练2以下计时数据指时间的是()A.某次列车于13点14分从车站发车B.李明用15s跑完100mC.2020年6月23日9时43分,我国成功发射第五十五颗北斗导航卫星D.某场足球赛开赛15min时甲队攻入一球B解析列车发车、卫星发射、进球都是事件发生的瞬间,对应的都是时刻,A、C、D错误;跑完100m是事件发生的过程,对应的是时间,B正确。
学以致用·随堂检测全达标
1.为增强学生的体质,某校高一和高二学生组织了一场足球比赛,下列关于比赛中涉及的数据,指时间的是()A.比赛于下午2点30分开始B.开场20s时,高一队率先进球C.比赛第30min,高二队换人D.整场比赛共踢了90minD
2.中国运动员在东京奥运会中获得跳水女子10米台金牌,下列说法正确的是()A.研究运动员翻腾动作时,可将其看作质点B.研究运动员从起跳到刚落水过程的时间,可将其看作质点C.在跳水过程中,以运动员为参考系,跳台是静止的D.以泳池为参考系,落水前运动员感觉泳池迎面而来B
解析研究运动员翻腾动作时,运动员的大小和形状不能忽略,不可以将其看作质点,A错误;研究运动员从起跳到刚落水过程的时间,运动员的大小和形状能忽略,可以将其看作质点,B正确;在跳水过程中,以运动员为参考系,运动员与跳台的位置在变化,跳台是运动的,C错误;运动员以自己为参考系,落水前感觉泳池迎面而来,D错误。
3.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,建立一维坐标系,一辆彩车最初在原点以东3km处,一段时间后行驶到原点以西2km处。这辆彩车最初位置坐标、最终位置坐标分别是()A.3km2kmB.-3km2kmC.3km-2kmD.-3km-2kmB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。彩车最初在原点以东且距原点3km处,所以最初位置坐标是x1=-3km,同理最终位置坐标是x2=2km,故B正确。
本课结束
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