第1章 第1节 空间和时间-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册创新导学案Word（鲁科版）

物理　必修 第一册(鲁科) 第1节　空间和时间 1．知道机械运动和参考系的概念，知道对物体运动的描述具有相对性。2.会通过建立一维直线坐标系和平面直角坐标系来描述物体的位置。3.知道时间和时刻的区别和联系，能用时间数轴表示时刻和时间。 任务　机械运动 如图所示，在运行的电梯中，有个人站在电梯里。这个人相对于电梯是否运动？相对于地面是否运动？ 提示：这个人相对于电梯静止，相对于地面运动。 1．机械运动：是指一个物体相对于其他物体的位置随时间的变化，是自然界最基本、最普遍的运动形式，简称运动。 2．参考系 (1)定义：运动的描述是相对的，必须确定一个参照物来描述物体的运动，这种参照物称为参考系。 (2)参考系对观察结果的影响：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。若参考系选择恰当，则可使研究的问题简化。 1．判一判 (1)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。 (　　) (2)参考系可以任意选取，对同一运动，选择不同的参考系，观察的结果一定相同。 (　　) 提示：(1)×　(2)× 2．想一想 作为参考系的物体一定是静止在地面上的物体吗？ 提示：不一定；参考系的选取是任意的，根据需要和方便选择。 1．运动的相对性 (1)一个物体位置的变化是相对于其他物体而言的，描述一个物体的运动情况时，必须选定一个其他物体为参照物，即选定参考系。 (2)相对静止：如果两个物体运动的快慢相同，方向相同，我们就说这两个物体是相对静止的。平时人们所说的静止的物体，都是指相对静止，绝对静止的物体是不存在的。 2．参考系的四个性质 (1)标准性：被选为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的。 (2)任意性：任何物体都可以作为参考系。 (3)统一性：比较多个物体的运动或研究同一物体在不同阶段的运动时应选择同一个参考系。 (4)差异性：对于同一个运动，选择不同的参考系，描述运动的结果可能不同。 3．参考系的选取原则 (1)参考系的选取一般以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。 (2)通常在研究地面上物体的运动时，如果不加说明，则默认以地面为参考系。 一个司机驾驶卡车沿平直道路匀速前进，下列说法正确的是 (　　) A．以司机为参考系，卡车是静止的 B．以地面为参考系，司机没有动 C．以卡车为参考系，司机运动得很慢 D．以地面为参考系，卡车是静止的 [解析]　卡车与司机的相对位置没有发生改变，所以以司机为参考系，卡车是静止的，以卡车为参考系，司机是静止的，故A正确，C错误；卡车和司机相对地面的位置发生了改变，所以以地面为参考系，司机和卡车都是运动的，故B、D错误。 [答案]　A 分析物体运动情况的步骤 “轻舟已过万重山”这句古诗中，诗人李白描述轻舟的运动时选取的参考系为 (　　) A．自己 B．岸边的山 C．船夫 D．船上的物体 轻舟相对参考系是静止还是运动？ 提示：运动。 [解析]　“轻舟已过万重山”这句古诗中，诗人李白将岸边的山当作是静止的，来描述轻舟的运动，故其选取的参考系为岸边的山，故选B。 [答案]　B 判断参考系的两种方法 (1)静物法：明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系。 (2)假设法：假设以某个其他物体为参考系，分析对物体运动情况的描述是否与观察到的结果一致。若一致，该“其他物体”可能就是参考系。 任务　空间位置的描述 　既然物体运动时位置会不断变化，那么研究运动就需要描述物体的空间位置。假设汽车在笔直的公路上由西向东行驶，我们通常怎样描述汽车在某时刻的位置呢？要精确描述汽车的位置，应怎样做呢？ 提示：我们通常以大家熟悉的地面标志物为参考，说该时刻汽车在地面标志物东侧或西侧，距标志物多远处。为了精确描述上述在笔直公路上行驶的汽车的位置，我们可建立一维直线坐标系，假定坐标系的原点O选在地面标志物处，以正东或正西方向为正方向，就可以用坐标点精确描述该汽车的位置。 1．建立坐标系的目的：描述物体的位置。 2．坐标系的分类 (1)一维直线坐标系：描述物体在一条直线上的位置。 (2)平面直角坐标系：描述物体在一个平面上的位置。 3．坐标系的构成：选定的参考点作为原点O，选定坐标轴的正方向，选定坐标的单位长度(如1 km)。 如图所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300 m到达电影院，继续向东行驶了150 m到达度假村，又向西行驶了950 m到达博物馆，最后回到超市。 (1)请以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100 m，建立一维直线坐标系，并在坐标系中标出超市、电影院、度假村和博物馆的位置； (2)请确定电影院、度假村和博物馆的位置坐标。 怎么建立坐标系？ 提示：坐标系的构成要素(原点、单位长度、数字、物理量、单位、正方向)一个都不能少。 [解析]　(1)如图所示。 (2)由(1)可知，电影院的位置坐标为x1＝300 m，度假村的位置坐标为x2＝450 m，博物馆的位置坐标为x3＝－500 m。 [答案]　见解析 建立坐标系确定物体位置时，首先要确定原点的位置及坐标轴的正方向，再确定研究对象所处的位置坐标。坐标的绝对值表示沿坐标轴离原点的距离，坐标中的“＋”“－”号表示方向，即“＋”表示位于原点的正方向一侧，“－”表示位于原点的负方向一侧。 一人在100 m高的楼房顶边缘处做实验，将一质量为m的小球以5 m/s的速度水平向右抛出，当小球在水平方向上运动10 m时，在竖直方向上运动了20 m。 (1)如果以抛出点为坐标原点，怎样表示小球现在所处的位置？ (2)如果以抛出点竖直投影到地面上的点为坐标原点，怎样表示小球现在所处的位置？ [解析]　(1)因为小球在一平面内运动，需建立平面直角坐标系，以抛出点为坐标原点，向右为x轴正方向，向上为y轴正方向，那么小球现在所处的位置为：x＝10 m，y＝－20 m，用坐标表示为(10 m，－20 m)。 (2)以抛出点竖直投影到地面上的点为坐标原点，向右为x轴正方向，向上为y轴正方向，小球现在所处的位置为：x＝10 m，y＝80 m，用坐标表示为(10 m，80 m)。 [答案]　见解析 任务　时间的描述 在描述物体的运动时，需要用到时刻和时间两个概念。如图所示的航天飞行事件中，“15日09时0分”“15日18时40分”和“16日06时23分”与“9小时40分”“11小时43分”有什么区别？ 提示：前者是指某一瞬时，是时刻；后者是指两个时刻的间隔。 1．时刻：指某一瞬时，在表示时间的数轴上用点表示。 2．时间：指两个时刻的间隔，在表示时间的数轴上用线段表示。 3．表示：时刻和时间通常都用t表示。 4．时刻和时间的单位：主要单位有秒、分、时，符号分别为s、min、h。飞秒(fs)和阿秒(as)都是极小的时间单位，1 fs＝10-15 s，1 as＝10-18 s。 判一判 (1)小明同学每天早上6：00起床，上学路上需要10分钟，6：00和10分钟都是指两个时刻的间隔。(　　) (2)一分钟可分成60个时刻。(　　) (3)第2 s末和第3 s初指的是同一时刻。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√ 1．用数轴表示时刻与时间 2．时刻和时间的区别与联系 时刻 时间 区别 ①时刻指某一瞬时　 ②对应时间数轴上的一个点　 ③只有先后的区分，没有长短之分 ①时间指两个时刻的间隔　 ②对应时间数轴上的一段线段　 ③有长短之分 联系 ①若用t1和t2分别表示先后两个时刻，用t表示两个时刻之间的间隔，则t＝t2－t1　 ②时间数轴上的两个点无限靠近时，它们间的时间就会趋于0，两时刻就趋于相同 注意：生活中所谓的时间有双重含义，既可能指时间，也可能指时刻，要注意体会、区分。如：“你什么时间到的”“什么时间吃饭”“什么时间开始上班”等所说的“时间”是指时刻。 神舟十六号载人飞船2023年5月30日16时29分成功对接空间站，对接过程历时约6.5小时。关于“16时29分”“6.5小时”，说法正确的是 (　　) A．“16时29分”是时刻 B．“6.5小时”是时刻 C．均为时间 D．均为时刻 [解析]　在时间轴上，时刻对应一个点，时间对应一段线段。“16时29分”对应时间轴上一个点，指的是时刻，“6.5小时”对应时间轴上一段线段，指的是时间。故选A。 [答案]　A 时间和时刻的两种判断方法 (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。时刻对应的是某一事件或运动的状态，时间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，把所给的时刻或时间表示出来，对应一个点的是时刻，对应一段线段的是时间。 如图所示，在时间轴上标出“第3 s初”“第3 s末”“第3 s内”“前3 s内”，然后指出哪些表示时刻，哪些表示时间？ 在表示时间的数轴上，刻度值“n(秒)”指的是什么？ 提示：第n秒末。 [解析]　它们在时间轴上的位置，如图所示： “第3 s初”“第3 s末”各对应时间轴上一个点，表示时刻； “第3 s内”“前3 s内”各对应时间轴上一段线段，表示时间。 [答案]　见解析 课后课时作业 知识点一　机械运动与参考系 1．关于机械运动和参考系，以下说法正确的是 (　　) A．研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系 B．由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系 C．一定要选固定不动的物体为参考系 D．研究地面上物体的运动时，必须选地面为参考系 答案：A 解析：研究和描述物体的运动时，首先要选择参考系，参考系的选取是任意的，A正确，B、C、D错误。 2．(多选)汉语中有一个“形影不离”的成语，意思是人的身体和影子分不开，形容关系密切，经常在一起。在晴天的早上，某同学在操场上沿直线跑步，下列说法正确的是 (　　) A．以地面为参考系，影子是静止的 B．以地面为参考系，影子是运动的 C．以人为参考系，影子是静止的 D．以人为参考系，影子是运动的 答案：BC 解析：以地面为参考系，影子和人一起运动，影子始终在人一侧，相对于人不发生位置的变化，故以人为参考系，影子是静止的。B、C正确。 3．歼­15舰载机从航母起飞进行飞行训练，如图甲所示。在空中飞行时，摄影师拍摄了飞机与月亮同框的照片，如图乙所示。下列说法正确的是 (　　) A．起飞时，以飞机里的飞行员为参考系，飞机是运动的 B．起飞时，以飞机为参考系，航母是运动的 C．在空中，以飞机为参考系，月亮是静止的 D．在空中，以地球为参考系，飞机是静止的 答案：B 解析：起飞时，以飞机里的飞行员为参考系，飞机相对飞行员位置没有发生变化，则飞机是静止的，故A错误；起飞时，以飞机为参考系，航母相对飞机位置发生了变化，则航母是运动的，故B正确；在空中，以飞机为参考系，月亮相对飞机位置发生了变化，则月亮是运动的，故C错误；在空中，以地球为参考系，飞机相对地球位置发生了变化，则飞机是运动的，故D错误。 4．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。摄影师选择的参考系是 (　　) A．大地 B．太阳 C．滑板运动员 D．步行的人 答案：C 解析：“追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看成是静止的，该图片中运动的滑板运动员被摄影师当作是静止的，而用镜头跟踪，故参考系是滑板运动员，C正确。 知识点二　空间位置的描述 5．(多选)关于坐标系，下列说法正确的是 (　　) A．建立坐标系是为了定量描述物体的位置 B．坐标系与参考系都是为了研究物体的运动而引入的 C．物体做直线运动时必须建立平面直角坐标系 D．物体在平面内做曲线运动，需要建立平面直角坐标系确定其位置 答案：ABD 解析：坐标系是用来定量描述物体的位置的，坐标系和参考系都是为了研究物体的运动而引入的，A、B正确；描述做直线运动的物体的位置时需要建立一维直线坐标系，描述在平面内做曲线运动的物体的位置时需建立平面直角坐标系，C错误，D正确。 6．(多选)如图所示是为了定量研究物体的位置作出的坐标轴(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 (　　) A．A点位于广场中心南边5 m处 B．A点位于广场中心北边5 m处 C．B点位于广场中心南边3 m处 D．B点位于广场中心北边3 m处 答案：BC 解析：由位置坐标的意义可知，A点在原点的正方向一侧距原点5 m处，即在广场中心北边5 m处，故A错误，B正确；同理，B点在原点的负方向一侧距原点3 m处，即在广场中心南边3 m处，故C正确，D错误。 7．若某同学在操场上从A点开始先向南走了15 m到B点，接着又向东走了20 m到C点，请建立合适的坐标系描述该同学在A、B、C点的位置。 答案：见解析 解析：以A点为坐标原点，以正东方向为x轴正方向，以正南方向为y轴正方向，建立如图所示的平面直角坐标系。则A点坐标为(0，0)，B点坐标为(0，15 m)，C点坐标为(20 m，15 m)。 知识点三　时间与时刻 8．为庆祝元旦，某校高一和高二学生组织了一场足球比赛，下列关于比赛的表述中涉及的计时数据，指时间的是 (　　) A．比赛于2023年1月1日下午2点30分开始 B．开场20 s时，红队率先进球 C．比赛第30 min，蓝队换人 D．整场比赛共踢了90 min 答案：D 解析：在时间轴上，A、B、C中的计时数据都对应一个点，所以指的是时刻，D中90 min对应一段线段，指的是时间，所以D正确。 9．如图所示，时间的数轴上标注的线段和点分别指下列哪些时间和时刻 (　　) A．1 s、5 s B．1 s、第5 s末 C．第2 s内、第6 s初 D．第3 s内、第5 s末 答案：D 解析：时间的数轴上的一段线段表示时间，图示线段指第3 s内；时间的数轴上的点表示时刻，图中点指的是第5 s末或第6 s初，故D正确，A、B、C错误。 10．下列关于时间和时刻的说法中，正确的是 (　　) A．时间和时刻的区别在于长短不同，长的是时间，短的是时刻 B．3秒内和第3秒的时间一样长 C．第3秒末和第4秒初是两个不同的时刻 D．第3秒内和第4秒内经历的时间相等 答案：D 解析：时间和时刻的区别不是在于长短的不同，时间在时间轴上是一段线段，时刻在时间轴上是一个点，点是没有长度的，A错误；3秒内的时间是3秒，第3秒是第3个1秒，时间是1秒，时间长短不一样，B错误；第3秒末和第4秒初是同一时刻，C错误；第3秒内和第4秒内经历的时间都是1秒，D正确。 11．在如图所示的时间数轴中，下列关于时刻和时间的说法中正确的是 (　　) A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为第2 s B．t2～t3表示时间，称为第3 s C．t0～t2表示时间，称为最初2 s或第2 s D．tn－1～tn表示时间，称为第(n－1) s 答案：B 解析：t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，但不能称为第2 s，第2 s表示时间，故A错误；t2～t3表示时间，称为第3 s，故B正确；t0～t2表示时间，称为最初2 s，不是第2 s，故C错误；tn－1～tn表示时间，称为第n s，故D错误。 12．火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节。在某次运动会火炬传递中，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图所示。关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法中正确的是 (　　) A．甲、乙两火炬手一定都在向右运动 B．甲、乙两火炬手一定都在向左运动 C．甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动 D．甲火炬手可能静止，乙火炬手一定向左运动 答案：D 解析：根据旗帜的飘动情况可知风向左吹。甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘，所以甲火炬手可能相对于旗杆静止，也可能向右运动，还可能以比风速小的速度向左运动；乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘，表明乙火炬手一定相对于旗杆向左运动，且运动速度比风速大，D正确。 13．(多选)有甲、乙、丙三台观光电梯，甲中乘客看到一座高楼在向下运动；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。这三台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、乙、丙都向上，但丙比甲、乙都慢 答案：BCD 解析：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的。甲中乘客看到高楼在向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动。乙中乘客看到甲在向下运动，则乙相对甲在向上运动，说明乙相对地面也在向上运动，且运动得比甲快。丙电梯无论是静止，向下运动，还是以比甲、乙都慢的速度向上运动，丙中乘客都会看到甲、乙在向上运动。综上所述，B、C、D正确，A错误。 13 学科网（北京）股份有限公司 $