第1章 第1节 空间和时间（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第1节　空间和时间 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.理解机械运动的形式． 2．掌握描述运动的方法，学会用坐标轴确定物体位置． 3．学会时间、时刻的区别． 1.通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法． 2．将时间和时刻进行对比理解，学会在具体情境中识别时间和时刻，并能用时间数轴来描述物体运动过程中的时刻和时间． 学会从常见的生活实际现象中体验不同参考系中物体的运动是相对的． 通过对参考系及时间的学习，体会物理知识、规律与现实生活的联系． 知识点一 机械运动 1.机械运动 (1)定义：一个物体相对于其他物体的位置随时间的变化，简称运动． (2)特点：是自然界最基本、最普遍的运动形式． 2．参考系 (1)定义：用来描述物体运动的参照物． (2)运动与静止：自然界的一切物体都处于永恒的运动中，运动是绝对的，静止是相对的． (3)参考系的选取 ①对于同一个运动，选择的参考系不同，描述运动的结果就不一定相同． ②参考系可以任意选择，但选择恰当，则可使研究问题简化． ③通常情况下，在讨论地面上物体的运动时，都以地面为参考系． 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．小明坐火车去拉萨，但小明坐在座位上没动，故小明相对火车是静止的．(　√　) 知识点二 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，通过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直角坐标系来描述． 1．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一维坐标系．(　√　) 2．要描述在水平地面上爬行的蚂蚁的位置时，应选用平面直角坐标系．(　√　) 3．描述飞行中蜜蜂的位置，应选二维坐标系．(　×　) 知识点三 时间的描述 1.时刻是指某一瞬时，时间是指两个时刻的间隔，通常都用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．“第3 s末”与“第4 s初”是指同一时间．(　×　) 2．第5 s内和前5 s内指的是不相等的两段时间间隔．(　√　) 3．“北京时间10点整”，指的是时间，一节课是45 min，指的是时刻．(　×　) 探究点一　参考系　(运动观念之形成) ►情境探究 “你没动．”而路上的小女孩说：“真快！”关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述为什么会出现这两种不同的现象呢？ 提示：乘车人和车具有相同的速度，保持相对静止，司机以汽车为参考系，认为乘车人是静止的；相对地面来说，汽车在运动，小女孩以地面为参考系，看到的乘车人是运动的． ►探究归纳 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． ►对点例练 (2020·浙江绍兴高二期末)如图是特技跳伞运动员的空中造型图，运动员们保持该造型下落，下列说法正确的是(　　) A．描述跳伞运动员团队的运动时，必须取地面为参考系 B．某运动员以自己为参考系，对面运动员向上运动 C．某运动员以对面运动员为参考系，地面向上运动 D．描述对面同一运动员的运动时，选择自己和地面为参考系的观察结果是相同的 C　解析：参考系的选择是任意的，不一定非要选取地面为参考系，A错误；运动员保持该造型向下落时各运动员的运动是相同的，所以某运动员以自己为参考系，对面运动员是静止的，B错误；运动员相对于地面向下运动，则运动员以对面运动员为参考系时，地面向上运动，C正确；因为自己和地面相对运动，所以描述对面同一运动员的运动时，选择自己和地面为参考系的观察结果是不同的，D错误． [训练1] (2021·浙江高一期中)宋代诗人陈与义曾写下诗句“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”，在这首诗中，诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解．下列说法正确的是(　　) A．卧看满天云不动是以榆堤为参考系 B．不知云与我俱东是以船为参考系 C．选不同的参考系，云的运动情况可以不同 D．参考系一定要选择船 C　解析：诗人以船为参照物看云时，会认为“卧看满天云不动”的效果，A错误；在本题中船是向东高速行驶，而“卧看满天云不动”是指“云与我”保持相对静止，即“云与我”以相同的速度相对于地球向东运动．所以“云与我俱东”是以两岸的“榆树”或两岸为参照物的，B错误；选不同的参考系，云的运动情况可以不同，C正确；参考系可以任意选择，不一定要选择船，D错误． 探究点二　空间位置的描述　(运动观念之形成) ►情境探究 甲图是某运动员正在百米赛道上自南向北全力奔跑，乙图是冰场上的花样滑冰运动员，丙图是空中的飞机． 探究：为了准确的描述三者的位置，分别建立怎样的坐标系合适？ 提示：甲图：一维坐标系． 乙图：二维坐标系． 丙图：三维坐标系． ►探究归纳 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． ►对点例练 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 D　解析：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，D正确． [训练2] 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). 探究点三　时间　时刻　(运动观念之形成) ►情境探究 小明从家乘坐出租车到学校拿资料后，再乘坐该车返回．往返的乘车发票如图所示． 上车“7：07”、下车“7：46”、计时“0：16：47”分别指的是时间还是时刻？ 提示：上车“7：07”指的是时刻，下车“7：46”指的是时刻，计时“0：16：47”指的是时间． ►探究归纳 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 时间(间隔)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)用t1和t2分别表示先后两个时刻，Δt表示两个时刻之间的时间间隔，则Δt＝t2－t1. (2)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. ►对点例练 (2021·湖南邵阳高一期末)关于时刻和时间间隔，下列说法中正确的是(　　) A．时刻表示时间较短，时间间隔表示时间较长 B．时刻对应一个时间点，时间间隔对应一个时间段 C．时间“第3 s初”为时间间隔 D．1小时内有4个时刻 B　解析：在时间轴上，时刻对应的是一点，时间间隔是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，A错误，B正确；时间“第3 s初”为时刻，C错误；“1小时内”是时间间隔，有无数个时刻，D错误． [训练3] (多选)一高速动车组列车从成都开往重庆，其时刻表(部分)如下． 站名 到站时间 出发时间 停留时间 成都东站 — 11：20 — 内江北站 12：10 12：12 2分 重庆北站 13：04 — — 下列叙述中，表示时间的是(　　) A．列车从成都东站出发的时间是11时20分 B．列车一共运行了1小时44分 C．列车在12时10分到达内江北站 D．列车在内江北站停留了2分 BD　解析：11时20分表示列车从成都东站出发的时刻，A错误；列车运行的时间为t＝13：04－11：20＝1小时44分，1小时44分表示从成都东站到重庆北站，列车的运行时间，B正确；由表可知12时10分时刻，列车到达内江北站，C错误；2分钟是列车停留时间，D正确． 探究点四　解决实际问题　(科学态度与责任) [训练4] (乘车情境)如图所示，下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴是(　　) A．向前运动 B．向后运动 C．倾斜落向前方 D．倾斜落向后方 D　解析：坐在车厢中的乘客看到雨滴不仅仅在下落，还在向后退，所以乘客看到雨滴倾斜落向后下方，D正确． [训练5] (体育情境)如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，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．滑板运动员 D．静止的人 C　解析：由于滑板运动员和摄影师以相同的速度运动，故以滑板运动员作为参考系，摄影师是静止的，故滑板运动员的图片是清晰的，但由于背景相对于滑板运动员是运动的所以背景相对于摄影师是运动的，所以拍摄的背景是模糊的．故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是滑板运动员，C正确． A组 学业基础练 1.(2020·大连市普兰店区第三十八中学高一月考)下列各种现象中不属于机械运动的是(　　) A．飞机在天空中飞行 B．月球绕地球公转 C．树上苹果由绿变红 D．河水在河中流 C　解析：飞机的飞行运动，飞机相对于地面的位置发生了变化，是机械运动，不符合题意；月球绕地球公转，相对于地球而言月亮的位置发生了变化，是机械运动，不符合题意；苹果由绿变红属于色彩的变化，不是机械运动，符合题意；河水在河中流，水相对于河岸的位置发生了变化，是机械运动，不符合题意．本题选择不属于机械运动的，C正确． 2．(2021·湖南省长沙县第九中学高二月考)诗句“满眼波光多闪灼，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 A　解析：“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，A正确． 3．一个小球从距地面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、落地点和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　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，B正确． B组 等级提升练 4.(2021·安徽芜湖高一期末)一千多年前，唐朝的大诗人李白曾在芜湖感叹长江的壮美景观：“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，关于诗中所描述的运动以及参考系，以下说法正确的是(　　) 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，是以地面做为参考系，A错误；“两岸青山相对出”描述的是青山的运动，青山和孤帆的位置发生了变化，是以孤帆为参考系的，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，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样，D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $$