第1章 第1节 空间和时间-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第一册教师用书word（鲁科版）

本讲义聚焦“空间和时间”核心知识点，系统梳理机械运动的概念及参考系的选取，通过坐标系实现空间位置的定量描述，进而区分时间与时刻的含义，构建运动描述的完整知识框架，为运动学学习提供基础支架。 该资料以新课标核心素养为导向，通过神舟十六号发射等情境思辨、列车员运动等探究活动，培养学生物理观念（运动描述）和科学思维（模型建构、推理）。典例结合生活实例，课中辅助教师引导教学，课后助力学生复习巩固，有效查漏补缺。

第1节　空间和时间 素养目标 物理观念：（1）知道运动有多种形式，知道机械运动的含义。（2）知道参考系的概念，会选取恰当的参考系研究物体的运动。（3）知道物体在空间的位置可以用坐标系来描述。（4）知道时间和时刻的含义以及它们的区别 科学思维：知道机械运动、参考系、空间位置和时间的概念是对自然现象的抽象描述 知识点一　机械运动 1.机械运动 （1）概念：一个物体相对其他物体的　位置　随时间的变化，简称　运动　。 （2）特点：机械运动是　最基本　、　最普遍　的运动形式。 2.参考系 （1）概念：用来描述物体运动的　参照物　。 （2）特点：在描述物体的运动时，　参考系　被假定为静止。 （3）对于同一运动，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。 3.静止的相对性：静止是　相对　的，运动是　绝对　的，说某一个物体如何运动是　相对　于假定静止的物体而言的。 知识点二　空间位置的描述 1.建立坐标系的目的：在物理学中，用建立　坐标系　来描述物体的位置。 2.坐标系的三要素：原点、正方向、单位长度。 3.坐标系的种类：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）对于在一条直线上运动的物体，可以建立一个　一维　直线坐标系来描述其位置； （2）对于在平面上运动的物体，可以建立一个　二维平面　坐标系来描述其在平面内的位置； （3）当物体在空间运动时，需要建立一个三维直角坐标系来描述其在空间内的位置。 知识点三　时间的描述 1.时刻：是指某一　瞬时　，在表示时间的数轴上，时刻用　点　表示。 2.时间：是指两个时刻的　间隔　，在表示时间的数轴上，时间用　线段　表示。 3.单位：时刻和时间单位相同，有　秒　、分、时等，还有飞秒（fs）和阿秒（as），1 fs＝10－15 s，1 as＝10－18 s。 【情境思辨】 2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。如图所示的是火箭上升时的情景。 （1）观察到火箭上升，是以火箭为参考系的。（　×　） （2）以长征二号F遥十六运载火箭为参考系，载人飞船静止。（　√　） （3）为了描述火箭进入轨道后的位置，必须用三维坐标系。（　√　） （4）2023年5月30日9时31分指的是时间。（　×　） 要点一　参考系的理解及应用 【探究】 列车长在行驶的列车上做例行检查，你认为应选取什么为参考系来描述列车长的运动情况较简单？能否以地面上的建筑物为参考系？ 提示：描述列车长在行驶的列车上的运动，以车厢为参考系时描述较为简单；如果以地面上的建筑物为参考系，不易对运动进行描述。 【归纳】 1.参考系的四性 标准性 作为参考系的物体，不论原来的运动情况如何，都假定静止，被研究的物体都是以参考系为标准的 同一性 比较不同物体的运动应选择同一参考系 差异性 对于同一物体，选择不同的参考系，结果可能不同 2.参考系的选取原则 （1）理论上：参考系的选择具有任意性。 （2）实际问题中：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。 ①研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面静止的物体作为参考系。 ②研究某一系统中物体的运动时，常选系统为参考系。例如：a.研究列车员在列车上的运动情况时，选取列车为参考系；b.研究太空舱内物体的运动情况时，选取太空舱为参考系。 【典例1】　火车停靠在站台上，乘客往往会发现这样的现象：自己坐的火车突然开动了，等到站台出现，才知道自己坐的火车并没有动，而是旁边的火车开动了。前、后两次乘客选用的参考系分别是（　　） A.自己坐的火车、站台 B.旁边的火车、站台 C.站台、自己坐的火车 D.站台、旁边的火车 答案：B 解析：自己坐的火车其实没有动，但感觉它突然开动了，这是以旁边的火车为参考系；等到站台出现的时候，就是以站台为参考系，知道自己坐的火车并没有动，选项B正确。 规律方法 判断参考系的两种方法 （1）静物法：在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：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与描述中的结果一致。若一致，该物体可能就是参考系。 1.〔多选〕关于参考系，下列说法正确的是（　　） A.参考系就是绝对不动的物体 B.只有选好参考系以后，物体的运动性质才能确定 C.同一物体的运动，相对于不同的参考系，观察的结果可能不同 D.我们平常所说的楼房是静止的，是以地面为参考系 解析：BCD　参考系是为了描述物体的运动，选来作为标准的物体，可以是运动的，也可以是静止的，故A错误；运动和静止是相对的，要描述物体的运动，必须选择参考系，故B正确；描述同一物体的运动时，若以不同物体作为参考系，观察的结果可能不同，C正确；参考系的选取，原则上是任意的，但在实际问题中，应以对运动的描述尽可能简单为原则，一般以地面为参考系，我们平常所说的楼房是静止的，就是以地面为参考系，D正确。 2.如图所示，对于正在乘坐索道缆车观光的某游客，下列说法正确的是（　　） A.以自己为参考系，看到自己所乘坐的缆车向对面运动 B.以对面的山为参考系，自己是静止不动的 C.以自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近 D.以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后远离 解析：D　乘坐索道缆车观光的游客，以自己为参考系，缆车相对于游客静止不动，选项A错误；以对面的山为参考系，自己向山运动，选项B错误；以自己为参考系，看到同一缆车里的人静止不动，选项C错误；以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后远离，选项D正确。 要点二　坐标系的理解及应用 【探究】 如图所示，一辆汽车在东西方向的平直公路上行驶，要研究汽车在某个时刻所处的位置和某段时间内的位置变化，我们应该怎样建立坐标系？ 提示：以某一路口为坐标原点，以向东方向为x轴正方向，建立一个直线坐标系，就可以准确地确定汽车的位置及位置变化了。 【归纳】 1.一维坐标系（直线坐标系）：描述物体在一条直线上的运动（如汽车在笔直的道路上行驶），即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。 2.二维坐标系（平面直角坐标系）：描述物体在一平面内的运动（如湖面上小船的运动），即物体做二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。 【典例2】　一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5 m至B点。 （1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹； 答案：见解析　 解析：坐标系如图所示，线OAB为运动轨迹。 （2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。 答案：（5 m，5 m）　（5 m，0） 解析：xA＝10×cos 30° m＝5 m yA＝10×sin 30° m＝5 m xB＝xA＝5 m，yB＝0 故A、B的坐标分别为（5 m，5 m）、（5 m，0）。 1.〔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和位置变化 B.坐标系都是建立在参考系上的 C.坐标系的建立与参考系无关 D.物体在平面内做曲线运动，用平面直角坐标系就能确定其位置 解析：ABD　坐标系是建立在参考系上的，是用来定量描述物体的位置及位置变化的，A、B正确，C错误；描述平面内曲线运动时建立平面直角坐标系就能满足需要，D正确。 2.〔多选〕如图所示的是为了定量描述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一平直公路上某路标所在处。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的位置坐标为xA＝5 m，B的位置坐标为xB＝－3 m，下列说法正确的是（　　） A.A点位于该路标南5 m处 B.A点位于该路标北5 m处 C.B点位于该路标南3 m处 D.B点位于该路标北3 m处 解析：BC　原点为路标，向北为正方向，A点坐标为正值，则A点位于该路标北5 m处，B点坐标为负值，则B点位于该路标南3 m处，故选项B、C正确，A、D错误。 要点三　时刻和时间的区别与联系 1.时刻与时间的区别和联系 时刻 时间 区别 时刻对应于物体所处的位置或状态 时间对应于物体所经历的某段过程 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 时刻只有先与后，而没有长短之分 没有先与后的区别，只有长短之分 联系 （1）两个时刻的间隔即为时间； （2）时间能够展示物体运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示物体运动的一个瞬间，好比是一张照片 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末的时间为2 s。 【典例3】　下列说法正确的是（　　） A.时刻表示时间较短，时间表示时间较长 B.作息时间表上的数字表示时间 C.第n s内就是（n－1）s末到n s末这一秒时间（n为任意正整数） D.1 min内有60个时刻 答案：C 解析：时刻没有长短之分，表示某个瞬间，时间表示两个时刻的间隔，选项A错误；作息时间表上的数字表示的是时刻，选项B错误；第n s是指第n个1 s的时间，其大小等于1 s，确切含义是指（n－1）s末到n s末这一秒时间，故选项C正确；1 min内有无穷多个时刻，但有60个1 s的时间间隔，选项D错误。 规律方法 由语境区分“时间”“时刻”的技巧 （1）明确研究对象：时刻是一个状态量，时间是一个过程量。 （2）明确语境：日常生活中“时间”有时指的是时刻，如“什么时间发生的地震”“什么时间开始上班”都是指时刻。 1.在如图所示的时间轴上标出的是下列哪些时间或时刻（　　） A.第4 s初 B.第6 s末 C.第3 s D.前3 s 解析：D　时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点。从题图中时间轴来看表示的是从0到3 s的一段时间，即前3 s，所以选项D正确，A、B、C错误。 2.以下各种关于时间和时刻的说法正确的是（　　） A.列车员说“火车8点42分到站”指的是时间 B.“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的都是时间 C.“第1秒末”“最后1秒”指的都是时刻 D.轮船船务员说本班轮船离港时间为17点25分指的是时间 解析：B　“火车8点42分到站”指的是一个时间点，是时刻，故A错误；“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的是时间的长度，都是时间，故B正确；“第1秒末”指的是时刻，“最后1秒”指的是时间，故C错误；17点25分指的是一个时间点，是时刻，故D错误。 要点回眸 1.以下划线上的数字指时间的是（　　） A.午休从12：30开始 B.中央电视台《新闻联播》栏目每晚7：00准时与您见面 C.某中学的作息表上写着，第四节：10：30～11：10 D.某运动员的跨栏纪录为12.91 s 解析：D　午休从12：30开始，12：30是时刻；中央电视台《新闻联播》栏目每晚7：00准时与您见面，7：00是开始的时刻；某中学的作息表上写着，第四节：10：30～11：10，10：30和11：10是上课和下课的时间，指的是时刻；某运动员的跨栏纪录为12.91 s，是跑完全程的时间。故A、B、C错误，D正确。 2.某超市中，两层楼间有一架斜面式自动扶梯（无阶梯），如图所示，小张带着孩子乘匀速上升的自动扶梯上楼。孩子在电梯上向上跑，小张没有“动”而是随着电梯上楼，则下列判断正确的是（　　） A.以扶梯为参考系，小张是运动的 B.以扶梯为参考系，孩子是静止的 C.以地面为参考系，小张是静止的 D.以地面为参考系，孩子是运动的 解析：D　以扶梯为参考系，小张是静止的，选项A错误；以扶梯为参考系，孩子是运动的，选项B错误；以地面为参考系，小张是运动的，选项C错误；以地面为参考系，孩子是运动的，选项D正确。 3.在国庆盛典上，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，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3 km处，几分钟后行驶到原点以西2 km处。这辆彩车的最初位置x1和最终位置x2分别是（　　） A.x1＝3 km，x2＝2 km B.x1＝－3 km，x2＝2 km C.x1＝3 km，x2＝－2 km D.x1＝－3 km，x2＝－2 km 解析：B　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3 km，所以最初位置是x1＝－3 km，同理，最终位置是x2＝2 km，B正确。 4.将近1 000年前，宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾经作了一首诗：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（如图）。诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解。诗中描述了什么物体的运动？它们分别是以什么物体为参考系的？你对诗人关于“榆堤”“云”“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？ 答案：见解析 解析：诗中描述了“花”“榆堤”“云”的运动，均是以诗人自己或船为参考系。 把自己当作参考系，那么自己就是相对静止的，“榆堤”相对自己而言便是向后运动的，而“云”因为跟自己的运动速度方向、大小一致，所以云与自己相对静止。 若以地面为参考系，“榆堤”相对地面而言便是静止的，“云”和“我”向东运动。 1.下列哪些现象不是机械运动（　　） A.月亮绕着地球转 B.鱼在水中游 C.水蒸发的过程 D.“天宫二号”空间实验室绕着地球运转 解析：C　水蒸发的过程是物态的转化过程，不是机械运动；选项A、B、D属于机械运动。 2.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末这一时刻 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7 s内指的是物体在6 s末到7 s末这1 s的时间 D.第4 s末就是第5 s初，指的是时刻 解析：B　物体在5 s时指的是物体在5 s末这一时刻，选项A正确；物体在5 s内指的是物体从开始到5 s末这5 s的时间，选项B错误；物体在第7 s内指的是物体在6 s末到7 s末这1 s的时间，选项C正确；第4 s末就是第5 s初，指的是时刻，选项D正确。 3.仔细观察如图所示的时间轴，下列说法正确的是（　　） A.第3 s初是指时间轴上的D点 B.第5 s内是指时间轴上FG段 C.前4 s内是指时间轴上AE段 D.第2 s内是指时间轴上的C点 解析：C　第3 s初是指第3 s内的起点，为时间轴上的C点，故A错误；第5 s内是指第5个1 s的时间，为时间轴上EF段，故B错误；前4 s内是指从开始到4 s末的时间，为时间轴上的AE段，故C正确；第2 s内是指时间轴上的BC段，故D错误。 4.如图所示，拍摄滑板运动的照片中，运动员清晰可见，其他都模糊成背景，造成强烈的视觉效果。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 解析：B　除运动员外，与摄影机相对静止的还有摄影师。故选B。 5.（2025·福建厦门第一中学期中）2024年4月25日，“神舟十八号”载人飞船发射成功，之后与空间站“天和”核心舱成功对接，在轨运行如图所示，则对接后（　　） A.以地球为参考系，“天和”核心舱是运动的 B.以坐在飞船内的航天员为参考系，地球是静止的 C.以“天和”核心舱为参考系，“神舟十八号”飞船是运动的 D.以“神舟十八号”飞船为参考系，坐在飞船内的航天员是运动的 解析：A　以地球为参考系，“天和”核心舱是运动的，故A正确；以坐在飞船内的航天员为参考系，地球是运动的，故B错误；以“天和”核心舱为参考系，“神舟十八号”飞船是静止的，故C错误；以“神舟十八号”飞船为参考系，坐在飞船内的航天员是静止的，故D错误。 6.有一口井，水面距井口4 m，现用水桶从井中提水（如图），水桶出井后又将其提升了1 m。选井口处为坐标原点，以水桶竖直向上提升的路线为x轴，向上为正方向，则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是（　　） A.4 m，1 m B.－4 m，1 m C.5 m，0 D.－5 m，1 m 解析：B　选井口处为坐标原点，向上为正方向，则水桶在水面时在井口的下方，离井口4 m，所以坐标为－4 m；出井后，在井口上方离井口1 m，所以坐标为1 m，故A、C、D错误，B正确。 7.〔多选〕如图所示，有甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看到高楼在向下运动；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。甲、乙、丙相对于地面的运动情况可能是（　　） A.甲向上运动，乙向下运动，丙不动 B.甲向上运动，乙向上运动，丙不动 C.甲向上运动，乙向上运动，丙向下运动 D.甲、乙、丙都向上运动，且丙比甲、乙都慢 解析：BCD　在描述物体的运动时要选取参考系，而所选取的参考系不同，对物体运动的描述也不相同。本题中甲、乙、丙三架电梯中的乘客在观察高楼或其他电梯时都是以自己所乘电梯为参考系的，所以甲中乘客看到高楼向下运动，一定是高楼不动，甲电梯向上运动，乙中乘客看到甲在向下运动，说明乙一定向上运动且比甲的速度还大，丙看到甲、乙均向上运动，丙有静止不动、向下运动、以比甲、乙都小的速度向上运动三种可能，故B、C、D均正确。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $