1.1 空间和时间 课时作业-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

高中物理（鲁科版）必修第一册　第1章　运动的描述 第1节　空间和时间　课时作业 班级：________　姓名：________　学号：_____　用时：_____分钟　得分：_____ 一、学习目标 1．知道机械运动的含义，理解参考系的概念，知道对同一物体运动的描述与参考系的选择有关。 2．会根据问题需要建立直线坐标系和平面直角坐标系，能用坐标描述物体的位置及位置的变化。 3．理解时刻与时间间隔的区别和联系，能在时间轴上正确表示时刻和时间间隔。 4．知道时间、长度的国际单位及常用单位的换算，初步了解经典时空观的基本观点。 二、知识点梳理 知识点1　机械运动与参考系 1．机械运动：物体的空间位置随时间的变化，叫作机械运动，简称运动。运动是绝对的，静止是相对的。 2．参考系：描述一个物体的运动时，选来作为参考、并假定不动的物体（或物体系），叫作参考系。 3．参考系的选取原则：（1）参考系的选取是任意的，既可以是静止的物体，也可以是运动的物体；（2）研究地面上物体的运动时，通常选地面或相对地面静止的物体作参考系；（3）比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。 4．运动的相对性：选择不同的参考系，对同一物体运动情况的描述可能不同。例如坐在行驶列车上的乘客，以车厢为参考系是静止的，以地面为参考系是运动的。 知识点2　坐标系——位置的定量描述 1．建立坐标系的目的：为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。 2．直线坐标系：物体沿直线运动时，以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度。物体的位置用坐标x表示：x的正负表示物体在原点的哪一侧，x的绝对值表示物体到原点的距离。 3．平面直角坐标系：物体在某一平面内运动时，建立平面直角坐标系，物体的位置用一对坐标（x，y）表示。 4．三维坐标系：物体在空间运动时，需建立三维坐标系，位置用（x，y，z）表示。 5．位置变化的描述：物体沿直线从坐标x1处运动到坐标x2处，坐标的变化量。Δx为正，表示物体向x轴正方向移动；Δx为负，表示向x轴负方向移动。 知识点3　时刻和时间间隔 1．时刻：指某一瞬间，在时间轴上用一个点表示。如“第3 s末”“第4 s初”“早上8时整”。 2．时间间隔：指两个时刻之间的间隔，在时间轴上用一段线段表示。若起始时刻为t1，终止时刻为t2，则时间间隔。 3．常见说法辨析：“第n s内”指从第（n-1）s末到第n s末这1 s的时间间隔；“前n s内”指从0到第n s末这n s的时间间隔；“第n s末”与“第（n+1）s初”是同一时刻。 4．联系：时刻与物体的某一位置相对应；时间间隔与物体运动的某一过程相对应。日常生活中所说的“时间”多数指时间间隔。 图1　时间轴上的时刻与时间间隔 知识点4　时间、长度的单位与时空观 1．单位：在国际单位制中，时间的单位是秒（s），常用单位还有分（min）、时（h），1 h=60 min=3600 s；长度的单位是米（m），1 km=103 m，1 cm=10-2 m，1 mm=10-3 m。 2．测量工具：实验室中常用秒表、打点计时器等测量时间，用刻度尺等测量长度。 3．经典时空观：牛顿认为时间和空间是绝对的，时间的流逝与空间的度量都与物质及其运动无关，这种观点称为绝对时空观。它在宏观、低速的范围内与实际相符。 4．相对论时空观（了解）：爱因斯坦的相对论指出，时间和空间都与物质的运动有关；当物体的速度接近光速时，这种效应才变得明显。 易错警示 ①参考系是“假定不动”的物体，它本身可以是运动的；不能认为只有静止的物体才能作参考系。 ②“第3 s内”是1 s的时间间隔，“前3 s内”是3 s的时间间隔；“第3 s末”与“第4 s初”是同一时刻。 ③坐标的正负表示物体在原点的哪一侧，不表示大小；同一位置在不同坐标系中的坐标可能不同。 ④时刻表中的“开车时间”“到站时间”都是时刻，而“运行时长”“停车2 min”是时间间隔。 三、典型例题 【例1】唐代诗人李白在《望天门山》中写道：“两岸青山相对出，孤帆一片日边来。”诗中“两岸青山相对出”和“孤帆一片日边来”所选的参考系分别是（　　） A．青山、船 B．船、河岸 C．船、船 D．河岸、青山 【答案】B 【解析】“两岸青山相对出”描述的是青山在“运动”，青山相对于河岸是静止的，相对于诗人乘坐的船是运动的，所以是以船为参考系。 “孤帆一片日边来”描述的是帆船在运动，船相对于河岸（或青山、太阳）是运动的，所以是以河岸为参考系。故选B。 【方法点拨】判断参考系的方法：先找出“谁在运动”，再找出它“相对于谁”位置发生了变化，那个物体就是参考系。 【例2】如图所示为时间轴，下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是（　　） A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初，也可以称为前2 s B．t2～t3表示时间间隔，称为第3 s内 C．t0～t2表示时间间隔，称为最初2 s内或第2 s内 D．tn-1～tn表示时间间隔，称为第（n-1）s内 【答案】B 【解析】A项：t2是时间轴上的一个点，表示时刻，可称为第2 s末或第3 s初，但“前2 s”是时间间隔，A错误。 B项：t2～t3是一段线段，表示1 s的时间间隔，称为第3 s内，B正确。 C项：t0～t2表示时间间隔，称为最初2 s内或前2 s内，而“第2 s内”指t1～t2，C错误。 D项：tn-1～tn表示时间间隔，称为第n s内，D错误。 【例3】如图所示，一条东西方向的笔直公路旁有超市A、邮局O和学校B。以邮局O为原点、向东为正方向建立直线坐标系。 （1）写出超市A和学校B的位置坐标； （2）若改以超市A为原点、向东为正方向，邮局O和学校B的坐标分别为多少？ （3）某同学从学校B出发，沿公路走到超市A，在原坐标系中他的位置坐标变化了多少？ 【答案】（1）xA=-200 m，xB=300 m；（2）xO′=200 m，xB′=500 m；（3）Δx=-500 m 【解析】（1）由图可知，超市A在邮局西侧200 m处，坐标为负，xA=-200 m；学校B在邮局东侧300 m处，xB=300 m。 （2）以A为原点后，邮局O在A东侧200 m处，xO′=200 m；学校B在A东侧500 m处，xB′=500 m。 （3）位置坐标变化量 m=-500 m，负号表示该同学向西（x轴负方向）移动了500 m。 【方法点拨】同一位置在不同坐标系中的坐标不同，但两点间的距离以及位置变化的实际情况与坐标原点的选取无关。 四、课时作业 【基础巩固】 1．下列关于参考系的说法中，正确的是（　　） A．参考系必须选择静止不动的物体 B．任何物体都可以被选作参考系 C．选择不同的参考系，对同一物体运动的描述一定相同 D．研究地面上物体的运动时，只能选择地面作参考系 2．坐在行驶列车里的乘客，看到窗外的树木在向后退，他选择的参考系是（　　） A．地面 B．树木 C．列车 D．铁轨 3．如图所示，甲、乙两列火车停在相邻的平行轨道上。一段时间后，甲车里的乘客看到乙车向东运动，乙车里的乘客看到路旁的树木向东运动。若以地面为参考系，下列说法正确的是（　　） A．甲车不动，乙车向东运动 B．甲车向西运动，乙车向东运动 C．甲、乙两车都向西运动，且甲车比乙车快 D．甲、乙两车都向西运动，且乙车比甲车快 4．下列表述中，表示时刻的是（　　） A．第3 s内 B．前2 s C．第5 s末 D．一节课45 min 5．关于时刻和时间间隔，下列说法正确的是（　　） A．时刻表示时间极短，时间间隔表示时间较长 B．在时间轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示 C．“第2 s末”与“第3 s初”是两个不同的时刻 D．“第3 s内”指的是3 s的时间 6．某次高铁列车8:05从甲站出发，10:35到达乙站，中途在两个车站各停车2 min。下列说法正确的是（　　） A．“8:05”指的是时间间隔 B．列车从甲站到乙站历时2 h 30 min，即9000 s C．“停车2 min”指的是时刻 D．“10:35”指的是时间间隔 7．如图所示，在足球场上以西南角为原点O，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向建立平面直角坐标系，每个小方格的边长代表10 m。足球从A点被踢到B点。 （1）A点的坐标为________，B点的坐标为________； （2）B点在A点东侧________m、北侧________m处。 8．填空：“第4 s内”是________s的时间间隔；“前4 s内”是________s的时间间隔；从“第4 s末”到“第6 s初”是________s的时间间隔。 【能力提升】 9．（多选）关于运动的描述，下列说法正确的是（　　） A．“太阳东升西落”是以地球为参考系的 B．“地球绕太阳公转”是以太阳为参考系的 C．“月亮在云中穿行”是以月亮为参考系的 D．研究同一物体的运动，选择不同参考系得到的结论一定不同 10．物体沿x轴运动，从坐标x1=3 m处运动到坐标x2=-2 m处。关于该过程中物体的位置变化，下列说法正确的是（　　） A．坐标变化量为1 m，物体向正方向移动 B．坐标变化量为-5 m，物体向负方向移动了5 m C．坐标变化量为5 m，物体向正方向移动了5 m D．坐标变化量为-1 m，物体向负方向移动了1 m 11．飞机在空中沿水平方向匀速飞行，某时刻飞机上的人释放一个物体，不计空气阻力。飞机上的人看到物体竖直下落，地面上的人看到物体沿曲线下落。下列说法正确的是（　　） A．飞机上的人看到物体沿曲线下落 B．地面上的人看到物体沿直线下落 C．物体的运动轨迹与参考系的选择有关 D．物体的运动轨迹与参考系的选择无关 12．某学校的作息时间表规定：上午7:40开始上第一节课，8:20下课，课间休息10 min后上第二节课。则第一节课的时间间隔为________min，合________s；第二节课开始的时刻为________。 13．一辆汽车在笔直的公路上行驶，以路边电线杆O为原点、向东为正方向建立直线坐标系。t=0时汽车在O点西侧20 m处，t=2 s时恰好经过O点，t=5 s时到达O点东侧30 m处，t=6 s时倒车到O点东侧25 m处。 （1）写出t=0、2 s、5 s、6 s时汽车的位置坐标； （2）求0～2 s内和2～5 s内汽车位置坐标的变化量； （3）求0～6 s内汽车位置坐标的变化量，并说明其意义。 14．一架无人机从水平地面上的O点竖直上升40 m到达A点，然后沿水平方向向东飞行30 m到达B点。以O点为原点，水平向东为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向建立平面直角坐标系。 （1）写出A、B两点的坐标； （2）求B点到O点的直线距离。 【拓展创新】 15．地球同步卫星绕地球运行一周的时间与地球自转一周的时间相同，在地面上的人看来，它总是“悬停”在赤道上空某处。关于同步卫星，下列说法正确的是（　　） A．以地面为参考系，同步卫星是静止的 B．以太阳为参考系，同步卫星是静止的 C．以月球为参考系，同步卫星是静止的 D．同步卫星的运动无法用参考系来描述 16．关于时空观，下列说法正确的是（　　） A．牛顿的绝对时空观认为时间和空间与物质的运动无关 B．绝对时空观在任何情况下都适用 C．相对论时空观认为时间和空间与物体的运动无关 D．日常生活中低速运动的物体，相对论效应非常显著 17．单位换算：1.5 h=________s；2.4 km=________m；36 cm=________m；5 mm=________m（用科学记数法表示）。 五、参考答案及解析 选择题答案速查：1.B　2.C　3.C　4.C　5.B　6.B　9.AB　10.B　11.C　15.A　16.A 1．【答案】B 【解析】参考系的选取是任意的，静止或运动的物体都可以作参考系，A错误，B正确；选择不同的参考系，对同一物体运动的描述可能不同，C错误；研究地面上物体的运动时，通常选地面作参考系，但不是只能选地面，D错误。 2．【答案】C 【解析】树木相对于地面、铁轨是静止的；相对于列车，树木的位置在不断向后变化，所以乘客是以自己乘坐的列车为参考系。故选C。 3．【答案】C 【解析】乙车里的乘客看到树木向东运动，说明乙车相对地面向西运动。 甲车里的乘客看到乙车向东运动，说明乙车相对甲车向东运动，即甲车向西运动得比乙车更快。故甲、乙两车都向西运动，且甲车比乙车快，选C。 4．【答案】C 【解析】“第3 s内”“前2 s”“一节课45 min”在时间轴上都对应一段线段，是时间间隔；“第5 s末”对应时间轴上的一个点，是时刻。故选C。 5．【答案】B 【解析】时刻是一个瞬间，没有长短之分，不能说“时刻表示时间极短”，A错误；时刻对应时间轴上的点，时间间隔对应线段，B正确；“第2 s末”与“第3 s初”是同一时刻，C错误；“第3 s内”是1 s的时间间隔，D错误。 6．【答案】B 【解析】“8:05”和“10:35”分别是出发和到达的瞬间，都是时刻，A、D错误；“停车2 min”是一段时间，是时间间隔，C错误。 列车运行的时间间隔10:35-8:05=2 h 30 min=2.5 h，2.5 h=2.5×3600 s=9000 s，B正确。 7．【答案】（1）（20 m，10 m）；（50 m，30 m）　（2）30；20 【解析】（1）由图读出A点横坐标为20 m、纵坐标为10 m，记为（20 m，10 m）；B点记为（50 m，30 m）。 （2）B点相对A点：东西方向 m=30 m，为正，表示在东侧；南北方向 m=20 m，为正，表示在北侧。 8．【答案】1；4；1 【解析】“第4 s内”指第3 s末到第4 s末，时长1 s；“前4 s内”指0到第4 s末，时长4 s。 “第4 s末”对应t=4 s，“第6 s初”即“第5 s末”，对应t=5 s，二者之间的时间间隔为 s=1 s。 9．【答案】AB 【解析】“太阳东升西落”描述的是太阳相对地球的运动，以地球为参考系，A正确；“地球绕太阳公转”以太阳为参考系，B正确；“月亮在云中穿行”描述的是月亮相对云的运动，以云为参考系，C错误；选择不同参考系，结论可能相同也可能不同，D错误。 10．【答案】B 【解析】坐标变化量 m=-5 m，负号表示物体向x轴负方向移动，移动的距离为5 m。故选B。 11．【答案】C 【解析】以飞机为参考系，物体做竖直下落的直线运动；以地面为参考系，物体做曲线运动。同一物体的运动轨迹在不同参考系中观察可能不同，即运动轨迹与参考系的选择有关。故选C。 12．【答案】40；2400；8:30 【解析】第一节课的时间间隔8:20-7:40=40 min，40 min=40×60 s=2400 s。 8:20下课，休息10 min，第二节课开始的时刻为8:30。注意“8:30”是时刻，“10 min”是时间间隔。 13．【答案】（1）-20 m、0、30 m、25 m；（2）20 m、30 m；（3）45 m 【解析】（1）在原点西侧坐标为负，东侧为正：x0=-20 m，x2=0，x5=30 m，x6=25 m。 （2）0～2 s内： m=20 m；2～5 s内： m=30 m。 （3）0～6 s内： m=45 m，表示6 s末汽车位于出发点东侧45 m处。虽然5～6 s内汽车向西倒车5 m，但坐标变化量只由初、末位置决定。 14．【答案】（1）A（0，40 m），B（30 m，40 m）；（2）50 m 【解析】（1）A点在O点正上方40 m处，坐标为（0，40 m）；B点在A点东侧30 m处，坐标为（30 m，40 m）。 （2）由勾股定理，B点到O点的直线距离 m=50 m。 15．【答案】A 【解析】同步卫星与地面保持相对静止，以地面为参考系，它是静止的，A正确；相对太阳和月球，同步卫星的位置在不断变化，是运动的，B、C错误；任何运动都可以选取参考系来描述，D错误。 16．【答案】A 【解析】绝对时空观认为时间、空间是绝对的，与物质及其运动无关，A正确；绝对时空观只适用于宏观、低速的情况，B错误；相对论时空观认为时间和空间都与物体的运动有关，C错误；只有当速度接近光速时，相对论效应才明显，D错误。 17．【答案】5400；2.4×103；0.36；5×10-3 【解析】1.5 h=1.5×3600 s=5400 s；2.4 km=2.4×103 m；36 cm=36×10-2 m=0.36 m；5 mm=5×10-3 m。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $