内容正文:
1.1 空间和时间
目 录
知识框架 1
知识精讲 1
【知识点1 机械运动】 2
【知识点2 空间位置的描述】 3
【知识点3 时间的描述】 4
课后作业 5
模块二 知识精讲
情景导入
如图所示,宋代诗人陈与义《襄邑道中》“ 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。”其中的物理含义是什么?
请同学们思考其中“云不动”是什么含义?“云与我俱东”又是什么含义?
知识归纳
【知识点1 机械运动】
1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动。简称运动。
2.参考系
(1)运动与静止:自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的,即运动是绝对的,静止是相对的。
(2)运动的相对性:描述某个物体的位置随时间的变化时,总是相对于其他物体而言的。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。
(3)参考系的定义:在描述物体的运动时,用来作为参考的物体。
【例1】我们在描述某个物体的运动时,总是相对一定的参考系而言的,下列说法不正确的是( )
A.我们说“太阳东升西落”,是以地球为参考系的
B.我们说“地球围绕太阳转”,是以太阳为参考系的
C.我们说“同步卫星在高空静止不动”,是以太阳为参考系的
D.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来,是以火车或他自己为参考系的
【变式1-1】下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
【变式1-2】请根据图片中的情况判断下列说法正确的是( )
A.风可能是向左吹的
B.由图中情况可以判断风速大于小红的速度
C.小红的头发相对小红是向右运动的
D.小红向左运动,风是向右吹的,但无法判断小红的速度与风速的大小关系
【知识点2 空间位置的描述】
1.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
①若想说明地面上某人所处的位置,可以采用平面直角坐标系来描述.
②如果物体做直线运动,可以用一维坐标系来描述.
2.坐标系的种类:
(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,在x轴上任选一点作为原点,规定好坐标轴的正方向和单位长度,物体的位置就可以用它的位置坐标来描述.
(2)二维直角坐标系:由两个相互垂直的一维坐标系构成,交点为原点,适用于物体在同一平面内运动时物体的位置的变化。
(3)三维空间直角坐标系:适用于描述物体在三维空间中运动时物体的位置和位置的变化。
【例2】某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5 m,将坐标系的原点定在平台上,取旗杆所在直线向上方向为坐标轴的正方向,旗杆上固定国旗的A、B两点离地面的距离分别为10.9 m和9.4 m,那么A、B两点的坐标分别是( )
A.10.9 m 9.4 m B.11.4 m 9.9 m
C.10.4 m 8.9 m D.10.9 m -9.4 m
【变式2-1】如图示,一根长0.8 m的杆,竖直放置,今有内径略大于杆直径的环,从杆上端的A点向下滑动,取杆的下端O为坐标原点,向下为正方向,图中OB=OA,则A、B两点的坐标各是( )
A.-0.8 m,-0.2 m B.0.8 m,0.2 m
C.-0.6 m,0 D.0.6 m,0
【变式2-2】如图所示,物体沿x轴做直线运动,从A点运动到B点。由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程。
【知识点3 时间的描述】
时刻:把某一瞬时称作时刻。时间:把两个时刻的间隔(一段时间)称作时间间隔。
1.表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一个不同的时刻,时间轴上的一条线段表示的是时间间隔,
2.联系:两个时刻之间的间隔即为时间间隔.
根据时间轴,得出“时刻在时间轴上对应于一点”、“时间在时间轴上对应两点间的一段”
在时间轴上表示第3秒、前3秒、第3秒初、第2秒末、第3秒末
单位:秒(s)、分(min)、时(h)、飞秒(fs)、阿秒(af)
实验室中测量时间的仪器:秒表、打点计时器
【例3】(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
【变式3-1】下列说法中指时间间隔的是( )
A.学校每天21:40准时熄灯
B.早晨由临海开往杭州的第一班车,在06:20发车
C.高考理科综合的考试时间为150分钟
D.中央电视台的《新闻联播》节目在每晚7点开播
【变式3-2】(多选)下列说法正确的是( )
A.物体在5秒时指的是物体在5秒末时,指的是时刻
B.物体在5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
C.物体在第5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
D.第4秒末就是第5秒初,指的是时刻
模块三 课后作业
模块三 课后作业
一、选择题(共8题)
1.下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
2.开始时,两列火车平行地停在某一站台上;过了一会儿,甲车内的乘客发现窗外树木在向西运动,乙车内的乘客发现甲车仍没有动。如以地面为参考系,上述事实说明( )
A.甲车向东行驶,乙车不动
B.乙车向东行驶,甲车不动
C.甲车向西行驶,乙车向东运动
D.甲、乙两车以相同的速度向东行驶
3.第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2 000 m高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫。敏捷地把它一把抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹,是因为( )
A.飞行员的反应快
B.子弹相对于飞行员静止
C.子弹已经飞得没有劲了,快要落在地上了
D.飞行员的手有劲
4.关于时间和时刻,下列说法不正确的是( )
A.物体在5 s时指的是物体在5 s末时,指的是时刻
B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D.第4 s末就是第5 s初,指的是时刻
5.一个小球从距地面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、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
6.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
7.每逢周五,《新民晚报》会刊登日出日落时间表.下表为某年11月30日刊登的12月2日部分城市日出日落时间表.
城市
日出时间
日落时间
城市
日出时间
日落时间
北京
7:18
16:50
上海
6:36
16:51
哈尔滨
6:54
15:51
成都
7:44
18:02
西安
7:33
17:35
拉萨
8:34
18:56
请比较表中六个城市白昼的长短,其中两个城市之间白昼时间差值最大可达( )
A.1小时25分 B.3小时05分
C.2小时06分 D.1小时58分
8.(多选)下列说法中正确的是
A、被选作参考系的物体是假定不动的
B、一乘客在车厢内走动的时候,他就说车是运动的
C、研究地面上物体的运动,必须选取地面为参考系
D、质点运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取有关
二.问答题
9.请在如图所示的时间轴上指出下列时刻或时间间隔(写出相应的字母):
(1)第1 s末,第3 s初,第2个两秒的中间时刻;
(2)第2 s内,第5 s内,第8 s内;
(3)前2 s内,前5 s内,前9 s内.
10.田径场上,要描述百米赛跑运动员在运动中得位置,需建立什么样得坐标系?要描述800米赛运动员在运动中的位置,需建立什么样得坐标系?在足球场,要描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系?要描述足球的位置呢?
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1.1 空间和时间
目 录
知识框架 1
知识精讲 1
【知识点1 机械运动】 2
【知识点2 空间位置的描述】 3
【知识点3 时间的描述】 4
课后作业 7
模块二 知识精讲
情景导入
如图所示,宋代诗人陈与义《襄邑道中》“ 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。”其中的物理含义是什么?
请同学们思考其中“云不动”是什么含义?“云与我俱东”又是什么含义?
知识归纳
【知识点1 机械运动】
1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,叫作机械运动。简称运动。
2.参考系
(1)运动与静止:自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的,即运动是绝对的,静止是相对的。
(2)运动的相对性:描述某个物体的位置随时间的变化时,总是相对于其他物体而言的。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。
(3)参考系的定义:在描述物体的运动时,用来作为参考的物体。
【例1】我们在描述某个物体的运动时,总是相对一定的参考系而言的,下列说法不正确的是( )
A.我们说“太阳东升西落”,是以地球为参考系的
B.我们说“地球围绕太阳转”,是以太阳为参考系的
C.我们说“同步卫星在高空静止不动”,是以太阳为参考系的
D.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来,是以火车或他自己为参考系的
【答案】D
【详解】“太阳东升西落”是相对于我们居住的地球而言的,是以地球为参考系的,A正确;“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系的,B正确;“同步卫星在高空静止不动”是相对于地球而言的,是以地球为参考系的,C错误;火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来,是以火车或他自己为参考系的,D正确。
【变式1-1】下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
【答案】C
【详解】A项以静止的地面为参考系;B项以观众为参考系;D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系;故只有C正确。
【变式1-2】请根据图片中的情况判断下列说法正确的是( )
A.风可能是向左吹的
B.由图中情况可以判断风速大于小红的速度
C.小红的头发相对小红是向右运动的
D.小红向左运动,风是向右吹的,但无法判断小红的速度与风速的大小关系
【答案】D
【详解】通过烟囱冒出烟的偏向,可以得出风是向右吹的,A错误;小红是向左运动的,但是无法判断小红的速度与风速的大小关系,B错误、D正确;小红的头发相对小红静止,C错误.
【知识点2 空间位置的描述】
1.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
①若想说明地面上某人所处的位置,可以采用平面直角坐标系来描述.
②如果物体做直线运动,可以用一维坐标系来描述.
2.一维坐标的建立
物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,在x轴上任选一点作为原点,规定好坐标轴的正方向和单位长度,物体的位置就可以用它的位置坐标来描述.
【例2】某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5 m,将坐标系的原点定在平台上,取旗杆所在直线向上方向为坐标轴的正方向,旗杆上固定国旗的A、B两点离地面的距离分别为10.9 m和9.4 m,那么A、B两点的坐标分别是( )
A.10.9 m 9.4 m B.11.4 m 9.9 m
C.10.4 m 8.9 m D.10.9 m -9.4 m
【答案】C
【详解】根据题意,A、B两点离平台(坐标原点)的距离分别为10.9 m-0.5 m=10.4 m
和9.4 m-0.5 m=8.9 m,且A、B两点都在平台上方,故A、B两点的坐标分别为10.4 m和8.9 m.选项C正确.
【变式2-1】如图示,一根长0.8 m的杆,竖直放置,今有内径略大于杆直径的环,从杆上端的A点向下滑动,取杆的下端O为坐标原点,向下为正方向,图中OB=OA,则A、B两点的坐标各是( )
A.-0.8 m,-0.2 m B.0.8 m,0.2 m
C.-0.6 m,0 D.0.6 m,0
【答案】A
【详解】因为OB=OA,且OA=0.8 m,所以OB=0.2 m,根据题意,以O点为坐标原点,向下为正方向,则xA=-0.8 m,xB=-0.2 m.A项正确.
【变式2-2】如图所示,物体沿x轴做直线运动,从A点运动到B点。由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程。
【答案】 A点坐标为x=-3m,B点坐标为x=2m,s=5m
【详解】由图知,A点坐标为x=-3m,B点坐标为x=2m,走过的路程
s=3m+2m=5m
【知识点3 时间的描述】
时刻:把某一瞬时称作时刻。时间:把两个时刻的间隔(一段时间)称作时间间隔。
1.表示:时刻和时间间隔可以在时间轴上表示,时间轴上的每一个点都表示一个不同的时刻,时间轴上的一条线段表示的是时间间隔,
2.联系:两个时刻之间的间隔即为时间间隔.
根据时间轴,得出“时刻在时间轴上对应于一点”、“时间在时间轴上对应两点间的一段”
在时间轴上表示第3秒、前3秒、第3秒初、第2秒末、第3秒末
单位:秒(s)、分(min)、时(h)、飞秒(fs)、阿秒(af)
实验室中测量时间的仪器:秒表、打点计时器
【例3】(多选)根据如图所示的时间坐标轴,下列有关时刻与时间间隔的叙述正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s内,也可以称为2 s时
B.0~t2表示时间间隔,称为最初2 s内或第2 s内
C.t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内
D.tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内
【答案】CD
【详解】t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,故A错误;0~t2表示时间间隔,称为前2 s内或最初2 s内,第2 s内表示1 s末到2 s末这1 s的时间间隔,故B错误;t2~t3表示时间间隔,称为第3 s内,故C正确;tn-1~tn表示时间间隔,称为第n s内,故D正确。
【变式3-1】下列说法中指时间间隔的是( )
A.学校每天21:40准时熄灯
B.早晨由临海开往杭州的第一班车,在06:20发车
C.高考理科综合的考试时间为150分钟
D.中央电视台的《新闻联播》节目在每晚7点开播
【答案】C
【详解】选项A、B、D中的21:40、06:20和7点均指时刻,选项C中的150分钟指时间间隔,故选项C正确。
【变式3-2】(多选)下列说法正确的是( )
A.物体在5秒时指的是物体在5秒末时,指的是时刻
B.物体在5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
C.物体在第5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
D.第4秒末就是第5秒初,指的是时刻
【答案】ACD
【详解】物体在5秒时指的是物体在5秒末时,指的是时刻,故A正确;物体在5秒内指的是在零时刻到5秒末这5秒的时间,故B错误;物体在第5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间,故C正确;第4秒末就是第5秒初,指的是时刻,故D正确。
模块三 课后作业
模块三 课后作业
一、选择题(共8题)
1.下列有关运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
A.诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的
B.“钱塘观潮时,观众只觉得潮水扑面而来”,是以“潮水”为参考系的
C.“两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的
D.升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以“国旗”为参考系的
【答案】C
【详解】A项以静止的地面为参考系;B项以观众为参考系;D项是以地面或相对地面静止的物体为参考系;故只有C正确。
2.开始时,两列火车平行地停在某一站台上;过了一会儿,甲车内的乘客发现窗外树木在向西运动,乙车内的乘客发现甲车仍没有动。如以地面为参考系,上述事实说明( )
A.甲车向东行驶,乙车不动
B.乙车向东行驶,甲车不动
C.甲车向西行驶,乙车向东运动
D.甲、乙两车以相同的速度向东行驶
【答案】D
【详解】甲车内的乘客发现窗外树木在向西运动,树木相对地面不动,一定是甲车相对地面向东行驶,乙车内的乘客发现甲车仍没有动,说明甲、乙两车相对静止,故乙车一定与甲车以相同的速度向东行驶,选项D正确。
3.第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2 000 m高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫。敏捷地把它一把抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹,是因为( )
A.飞行员的反应快
B.子弹相对于飞行员静止
C.子弹已经飞得没有劲了,快要落在地上了
D.飞行员的手有劲
【答案】B
【详解】子弹相对于飞行员速度为零,所以飞行员抓子弹就像我们用手拿桌子上的笔一样容易。
4.关于时间和时刻,下列说法不正确的是( )
A.物体在5 s时指的是物体在5 s末时,指的是时刻
B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D.第4 s末就是第5 s初,指的是时刻
【答案】B
【详解】画时间轴如图所示,
5 s时指的是5 s末这一时刻,5 s内指的是0~5 s这一段时间,第5 s内指的是在4 s末到5 s末这1 s的时间,第4 s末和第5 s初是同一时刻,故选B。
5.一个小球从距地面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、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
【答案】B
【详解】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,所以选项B正确。
6.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
【答案】D
【详解】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,故正确选项为D。
7.每逢周五,《新民晚报》会刊登日出日落时间表.下表为某年11月30日刊登的12月2日部分城市日出日落时间表.
城市
日出时间
日落时间
城市
日出时间
日落时间
北京
7:18
16:50
上海
6:36
16:51
哈尔滨
6:54
15:51
成都
7:44
18:02
西安
7:33
17:35
拉萨
8:34
18:56
请比较表中六个城市白昼的长短,其中两个城市之间白昼时间差值最大可达( )
A.1小时25分 B.3小时05分
C.2小时06分 D.1小时58分
【答案】A
【详解】北京的白昼时间差为16:50-7:18=9:32;上海的白昼时间差为16:51-6:36=10:15;哈尔滨的白昼时间差为15:51-6:54=8:57;成都的白昼时间差为18:02-7:44=10:18;西安的白昼时间差为17:35-7:33=10:02;拉萨的白昼时间差为18:56-8:34=10:22.根据各城市的白昼时间差可知:拉萨的白昼时间差与哈尔滨的白昼时间差的差值最大,即为10:22-8:57=1:25,因此选项A正确。
8.(多选)下列说法中正确的是
A、被选作参考系的物体是假定不动的
B、一乘客在车厢内走动的时候,他就说车是运动的
C、研究地面上物体的运动,必须选取地面为参考系
D、质点运动的轨迹是直线还是曲线,与参考系的选取有关
【答案】AD
【详解】宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中,被选作参考系的物体只是被假定不动,所以选项A正确。物体是运动还是静止,是相对于参考系而言的,在车厢内走动的人,在没有明确参考系之前就说车是运动的是错误的,所以选项B错。研究物体的运动时,参考系是可以任意选取的,所以选项C错。同一物体的运动,选择不同的参考系所观察到的轨迹不同,D正确。故正确选项为AD。
二.问答题
9.请在如图所示的时间轴上指出下列时刻或时间间隔(写出相应的字母):
(1)第1 s末,第3 s初,第2个两秒的中间时刻;
(2)第2 s内,第5 s内,第8 s内;
(3)前2 s内,前5 s内,前9 s内.
【详解】(1)第1 s末,第3 s初,第2个两秒的中间时刻都是时刻,分别与时间轴上的A、B、C点对应.(2)第2 s内,第5 s内,第8 s内都指的是一秒的时间,分别与时间轴上的AB、DE、GH线段对应.(3)前2 s内,前5 s内,前9 s内都是时间间隔,分别对应线段OB、OE、OI。
10.田径场上,要描述百米赛跑运动员在运动中得位置,需建立什么样得坐标系?要描述800米赛运动员在运动中的位置,需建立什么样得坐标系?在足球场,要描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系?要描述足球的位置呢?
【答案】直线坐标系,平面坐标系,平面坐标系,空间坐标系。
【详解】百米赛运动员沿直线运动,故建立直线坐标系,800米赛,运动员在弯曲的跑道上运动,故建立平面坐标系;足球运动员在平面上运动,应建立平面坐标系;足球要在空中、地面上运动,故建立空间坐标系。
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