第1章 第1节 空间和时间（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦“空间和时间”核心内容，系统梳理机械运动的定义及相对性，通过参考系概念建立运动描述基础，进而引导学生掌握一维、二维、三维坐标系的建立方法以定量描述位置，最后明确时刻与时间的区别及联系，形成从定性到定量的完整学习支架。 该资料以生活情境（如观光电梯运动）和科技案例（如神舟飞船对接）为切入点，通过问题驱动（如“如何描述汽车位置”）和实例分析（如歌词中参考系判断、坐标表格填写），培养学生运动观念和模型建构能力。课中助力教师结合实例突破重难点，课后通过课时对点练帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

第1节　空间和时间 [学习目标]　1.知道机械运动的定义，理解参考系的概念，并知道物体的运动具有相对性(难点)。2.掌握描述运动的方法，会建立一维坐标系，并在坐标系中表示物体的位置。3.知道时刻和时间的区别和联系(重点)。 一、机械运动 如图，在运行的观光电梯中，站在电梯里的人观察电梯是静止的；而地面上的人却观察到电梯正在上升，对此你有什么看法？ 答案　运动的描述是相对的，选择不同的参照物，对同一物体的运动的描述可能不同。若以电梯里的乘客为参照物，电梯是静止的，若以地面为参照物，电梯是运动的。 1.机械运动：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.运动与静止 (1)自然界的一切物体都处于永恒的运动中，运动是绝对的。 (2)描述某个物体的位置随时间的变化，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性。 3.参考系 动与静是相对的，人们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。 4.参考系的四个特性： (1)标准性：用来作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。 (2)任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动的描述尽可能简洁、方便为原则。 (3)差异性：选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，其结果不一定相同(填“一定相同”或“不一定相同”)。 (4)统一性：比较不同物体的运动时，应该选择同一(填“同一”或“不同”)参考系。 注意：在没有特别指明参考系时，通常是以地面为参考系。 (1)自然界中没有绝对静止的物体。(　√　) (2)研究物体的运动时，必须选取地面作为参考系。(　×　) (3)物体运动情况的描述与所选取的参考系有关。(　√　) (4)任何物体(除研究对象本身外)都可以被选作参考系。(　√　) 例1　(来自教材)在“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”这两句歌词中，前半句所选取的参考系是　　　；后半句所选取的参考系是　　　　。(均填字母代号)  A.江岸 B.竹排 答案　A　B 例2　下列四种现象(或运动)中分别是说什么物体相对什么参考系在运动？ 研究对象 参考系 一江春水向东流 　　  　　  地球的公转 　　  　　  钟表的时针在转动 　　  　　  太阳东升西落 　　  　　  答案　春水　陆地　地球　太阳　时针　表盘　太阳　地球 例3　(2024·福建西山学校高一月考)“轰油-6”是我国研制的第一款空中加油机。如图所示是它给战斗机空中加油的情景。以下列哪个物体为参考系，可以认为它是静止的(　　) A.大地 B.战斗机 C.天空中的云朵 D.地面上的建筑 答案　B 解析　加油机相对于地面或地面上建筑物的位置不断变化，以地面或地面上的建筑物为参考系，加油机是运动的，故A、D错误；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，故B正确；加油机和云朵的运动都不明确，故二者不一定相对静止，故以云朵为参考系，加油机不一定是静止的，故C错误。 二、空间位置的描述 1.如果要准确地描述一辆行驶在东西方向的大街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？ 答案　可以沿东西方向建立一维坐标系，x轴的正方向指向东，选取路上的某交通岗亭作为坐标原点O，就可以准确地描述汽车的位置。 2.描述下列三种运动的空间位置需要建立怎样的坐标系呢？ (1)描述百米运动员在运动中的位置。 (2)描述800米赛跑运动员的位置。 (3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置。 答案　(1)一维坐标系　(2)二维直角坐标系 (3)三维直角坐标系 1.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.坐标系的三要素：原点、正方向和单位长度。 3.确定参考系，建立坐标系，都是为了更方便描述物体的位置和运动。可以用下面的流程图来操作： 1.汽车在市中心正东500 m处，建立一维坐标系。如图所示，选市中心为原点O，以正东方向为正方向，以米为单位，描述汽车的位置。若汽车在市中心正西500 m处呢？ 答案　x=500 m，x'=-500 m 2.若汽车从市中心出发，先向正北方向行驶100 m，再向正东方向行驶150 m，怎样描述汽车的位置？ 答案　如图所示，取市中心为原点O，以正东方向为x轴正方向，正北方向为y轴正方向，以米为单位，建立二维直角坐标系，x=150 m，y=100 m，汽车的位置可记为(150 m，100 m)或x=150 m，y=100 m。 例4　从高出地面2 m的位置竖直向上抛出一个球，它上升4 m后回落，最后小球到达地面，如图所示。分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，均以竖直向上为正方向，填写下表： 坐标原点的设置 出发点 的坐标 最高点 的坐标 落地点 的坐标 以地面为原点 　　  　　  　　  以抛出点为原点 　　  　　  　　  答案　 2 m 6 m 0 0 4 m -2 m 解析　小球沿直线运动，可以在该直线上建立一维坐标系来定量描述小球的位置，若以地面为原点，则出发点、最高点、落地点的坐标分别为x1=2 m，x2=6 m，x3=0；若以抛出点为原点，则x1'=0，x2'=4 m，x3'=-2 m。 三、时间的描述 我国航天事业取得了举世瞩目的成就，若干相关的重要时刻和时间已载入史册。例如，在2003年10月我国首次载人航天飞行中，便有一系列扣人心弦的时刻和时间，如图。 这里的“15日09时0分”“15日18时40分”“16日06时23分”与“9小时40分”“11小时43分”，它们有什么区别？ 答案　“15日09时0分”，“15日18时40分”，“16日06时23分”是时刻；“9小时40分”，“11小时43分”是两个时刻之差。 1.时刻：表示某一瞬时，在表示时间的数轴上，用点表示。 2.时间：是指两个时刻的间隔，在表示时间的数轴上，用线段表示。 1.1 fs=10-15 s，1 as=10-18 s。1 fs，1 as时间很短，所以1 fs，1 as是时刻，这种说法正确吗？ 答案　不正确。1 fs，1 as指很短的时间，但也是时间，不是时刻。 2.(来自教材)在涉及时间与时刻的讨论中，常有以下说法：前2 s，第2 s内，第2 s末，第3 s初，它们分别指的是时刻还是时间？请在时间轴上把它们标示出来。 答案　 (1)时刻表示时间极短，时间表示时间很长。(　×　) (2)某人百米成绩13秒是时间。(　√　) (3)每天都看电视节目“新闻早8点”，“早8点”指时刻。(　√　) (4)列车到站时间晚点5分钟，5分钟指时间。(　√　) 例5　(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　) A.第4 s末就是第5 s初，指的是时刻 B.第5 s初指的是时间 C.物体在前5 s内指的是物体在第5 s初到第5 s末这1 s的时间 D.物体在第5 s内指的是物体在第4 s末到第5 s末这1 s的时间 答案　AD 解析　第4 s末与第5 s初，指的是同一时刻，A正确；第5 s初指的是时刻，B错误；物体在前5 s内指的是零时刻到第5 s末这5 s的时间，C错误；物体在第5 s内指的是物体在第4 s末到第5 s末这1 s的时间，D正确。 课时对点练　 [分值：60分] [1、2、5题，每题4分] 考点一　机械运动 1.关于机械运动和参考系，以下说法正确的是(　　) A.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，所以描述运动时无需选定参考系 C.一定要选择相对地面固定不动的物体作为参考系 D.研究物体的运动时，必须选地球为参考系 答案　A 解析　对同一个物体的运动情况，选定不同的参考系，其运动形式一般是不一样的，故研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系，B错误，A正确；参考系的选取是任意的，一般本着使研究问题简单方便的原则，C、D错误。 2.(2023·浙江1月选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，则(　　) A.选地球为参考系，“天和”是静止的 B.选地球为参考系，“神舟十五号”是静止的 C.选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的 D.选“神舟十五号”为参考系，“天和”是运动的 答案　C 解析　“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨绕地球运动，选地球为参考系，二者都是运动的，A、B错误；“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，二者相对静止，C正确，D错误。 3.(8分)(2024·莆田市高一月考)一位学生在作文中写到，“红日从东方冉冉升起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上，欣赏着窗外的景物，只见路旁的树木急速地向后退去……”则下列几种运动形式所对应的参考系分别是： ①“升起”：　　　　　②“奔驰”：　　　　  ③“静靠”：　　　　　④“后退”：　　　　  答案　地球　地面　火车　火车 解析　以地球为参考系，我们每天观察到太阳东升西落；火车奔驰是相对地面而言的；静靠椅背，是以火车为参考系；看到火车外的树木后退这是以火车为参考系。 考点二　空间位置的描述 4.(8分)一物体在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如表所示。 t/s 0 1 2 3 4 5 x/m 0 5 -4 -1 -7 1 (1)(4分)请在图中的x轴上标出物体在各时刻的位置； (2)(4分)哪个时刻物体离坐标原点最远？有多远？ 答案　见解析 解析　(1)如图所示。 (2)4 s末物体离坐标原点最远，距坐标原点7 m。 考点三　时间的描述 5.(2024·宁德市民族中学高一开学考)下列计时数据指时间间隔的是(　　) A.2022年9月6日10时24分，酒泉卫星发射中心成功将微厘空间一号S3/S4试验卫星发射升空 B.某同学在校运动会上110 m跨栏成绩是14.10 s C.一辆汽车在第10 s末开始加速行驶 D.我们12时15分开始吃午饭 答案　B 解析　2022年9月6日10时24分是时刻，故A错误；某同学在校运动会上110 m跨栏成绩是14. 10 s，14.10 s是时间间隔，故B正确；一辆汽车在第10 s末开始加速行驶，10 s末是时刻，故C错误；我们12时15分开始吃午饭，12时15分是时刻，故D错误。 6.(4分)(2024·南阳市高一月考)时刻：指　　　　　 ，在时间轴上用点表示。时间间隔：指某两个时刻之间的间隔，在时间轴上用　　　　　 表示。  答案　某一瞬时　线段 解析　时刻：指某一瞬时，在时间轴上用点表示。 时间间隔：指某两个时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示。 [7~10题，每题5分] 7.(2024·莆田市高一月考)对如图所示的时间轴，下列说法正确的是(　　) A.t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为2 s内 B.t2~t3表示时间，称为第3 s内 C.t0~t2表示时间，称为最初2 s内或第2 s内 D.tn-1~tn表示时间，称为第(n-1) s内 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2 s内，选项A错误；t2~t3表示时间，称为第3 s内，选项B正确；t0~t2表示时间，称为最初2 s内，但不是第2 s内，选项C错误；tn-1~tn表示时间，称为第n s内，选项D错误。 8.如图所示，拍摄滑板运动的照片中，运动员清晰可见，其他背景都模糊，形成强烈的视觉效果。这种摄影方法叫追随摄影，基本原理是摄影机跟着被摄主体，以相对接近的速度做同方向运动。除运动员外，与摄影机相对静止的还有(　　) A.地面 B.摄影师 C.房屋 D.树木 答案　B 解析　除运动员外，与摄影机相对静止的还有摄影师。故选B。 9.(2024·莆田市高一期中)2023年10月31日8时11分，神舟十六号载人飞船搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员从中国空间站“天和”核心舱荣耀归来，稳稳降落在酒泉东风着陆场。下列说法正确的是(　　) A.景海鹏在乘坐返回舱返回地球过程中相对于朱杨柱是运动的 B.桂海潮在乘坐返回舱返回地球过程中相对于地面是运动的 C.神舟十六号飞船在环绕地球飞行时，相对于太阳是静止的 D.2023年10月31日8时11分是神舟十六号载人飞船着陆的时间 答案　B 解析　景海鹏在乘坐返回舱返回地球过程中相对于朱杨柱位置没有发生变化，所以景海鹏相对于朱杨柱是静止的，故A错误；桂海潮在乘坐返回舱返回地球过程中返回舱相对于地面位置发生了变化，所以桂海潮相对于地面是运动的，故B正确；地球相对于太阳是运动，神舟十六号飞船在环绕地球飞行时，相对于太阳也是运动的，故C错误；2023年10月31日8时11分是神舟十六号载人飞船着陆的时刻，是着陆的一瞬间，是时间轴上的点，不是时间间隔，故D错误。 10.(2024·莆田市高一月考)北京奥运会火炬传递时，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬选手所传递的圣火火焰如图所示，关于甲、乙火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手所在地区风向不变)(　　) A.甲、乙两火炬手一定向左运动 B.甲、乙两火炬手一定向右运动 C.甲火炬手向左运动，乙火炬手向右运动 D.甲火炬手可能静止，乙火炬手向左运动 答案　D 解析　静止旗杆的旗向左飘扬，说明有向左吹的风，因为甲的火焰向左偏，所以甲火炬手可能相对地面静止，也可能向右运动，还可能向左运动，但向左运动时的速度比风速小；因为乙的火焰向右偏，所以乙火炬手一定向左运动，且速度大于风速。故选D。 [8分] 11.(2024·福州外国语学校高一期中)甲、乙、丙三人各自乘一架直升机。甲看到楼房匀速上升；乙看到甲机匀速上升；丙看到乙机匀速下降；甲看到丙机匀速上升。那么甲、乙、丙相对于地面的运动情况不可能是(　　) A.甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙停在空中 B.甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速上升 C.甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙<v甲 D.甲、乙匀速下降，且v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲 答案　D 解析　甲看到楼房匀速上升，说明甲相对于地面匀速下降；乙看到甲机匀速上升，则说明乙只能匀速下降，而且v乙>v甲；丙看到乙机匀速下降，则丙可能停在空中，也可能匀速上升，也可能匀速下降，但匀速下降时有v乙>v丙，甲看到丙机匀速上升，若丙匀速下降，则v甲>v丙；故A、B、C有可能，不符合题意，D不可能，符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $