【物理】2023-2024學年魯科版必修第一冊 空間和時間 課件

第1節(jié)空間和時間物理觀念(1)知道運動有多種形式，知道機械運動的含義。(2)知道參考系的概念，會選取恰當的參考系研究物體的運動。(3)知道物體在空間的位置可以用坐標系來描述。(4)知道時間和時刻的含義以及它們的區(qū)別?？茖W思維知道機械運動、參考系、空間位置和時間的概念是對自然現象的抽象描述。核心素養(yǎng)目標CONTENTS目錄新知預覽·抓必備素養(yǎng)浸潤·提能力知能演練·重落實課時跟蹤檢測新知預覽·抓必備高效學習夯基固本1知識點一機械運動1．機械運動(1)概念：一個物體相對其他物體的____隨時間的變化，簡稱____。(2)特點：機械運動是______、______的運動形式。2．參考系(1)概念：用來描述物體運動的______。(2)特點：在描述物體的運動時，______被假定為靜止。(3)對于同一運動，選擇的參考系不同，描述運動的結果就不一定____。若參考系選擇恰當，則可使研究的問題簡化。3．靜止的相對性：靜止是____的，運動是____的，說某一個物體如何運動是____于假定靜止的物體而言的。位置運動最基本最普遍參照物參考系相同相對絕對相對知識點二空間位置的描述1．建立坐標系的目的：在物理學中，用建立______來描述物體的位置。2．坐標系的三要素：原點、正方向、單位長度。3．坐標系的種類：為了定量地描述物體的位置，需要在參考系上建立適當的坐標系。(1)對于在一條直線上運動的物體，可以建立一個____直線坐標系來描述其位置；(2)對于在平面上運動的物體，可以建立一個________坐標系來描述其在平面內的位置；(3)當物體在空間運動時，需要建立一個三維直角坐標系來描述其在空間內的位置。坐標系一維二維平面知識點三時間的描述1．時刻：是指某一____，在表示時間的數軸上，時刻用__表示。2．時間：是指兩個時刻的____，在表示時間的數軸上，時間用____表示。3．單位：時刻和時間單位相同，有__、分、時等，還有飛秒(fs)和阿秒(as)，1fs＝10－15s，1as＝10－18s。瞬時點間隔秒線段2021年9月20日15時10分，“長征七號”遙四運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空，將“天舟三號”貨運飛船送至在軌運行的空間站組合體進行交會對接。如圖所示的是火箭上升時的情景。(1)觀察到火箭上升，是以火箭為參考系的。 ()(2)以“長征七號”遙四運載火箭為參考系，“天舟三號”貨運飛船靜止。 (

)(3)為了描述火箭進入軌道后的位置，必須用三維坐標系。 (

)(4)2021年9月20日15時10分指的是時間。 (

)×√√×素養(yǎng)浸潤·提能力互動探究重難突破2列車長在行駛的列車上做例行檢查，你認為應選取什么為參考系來描述列車長的運動情況較簡單？能否以地面上的建筑物為參考系？提示：描述列車長在行駛的列車上的運動，以車廂為參考系時描述較為簡單；如果以地面上的建筑物為參考系，不易對運動進行描述。標準性作為參考系的物體，不論原來的運動情況如何，都假定靜止，被研究的物體都是以參考系為標準的任意性參考系的選取在原則上是任意的同一性比較不同物體的運動應選擇同一參考系差異性對于同一物體，選擇不同的參考系，結果可能不同1．參考系的四性2.參考系的選取原則(1)理論上：參考系的選擇具有任意性。(2)實際問題中：以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。①研究地面上物體的運動時，常選地面或相對地面靜止的物體作為參考系。②研究某一系統(tǒng)中物體的運動時，常選系統(tǒng)為參考系。例如：a.研究列車員在列車上的運動情況時，選取列車為參考系；b.研究太空艙內物體的運動情況時，選取太空艙為參考系?！镜淅?】火車?？吭谡九_上，乘客往往會發(fā)現這樣的現象：對面的火車緩緩啟動了，等到站臺出現，才知道對面的火車沒有動，而是自己乘坐的火車開動了。前、后兩次乘客選用的參考系是 (

)A.站臺、對面的火車B.兩次都是對面的火車C.兩次都是站臺D.自己坐的火車、站臺解析車廂中的乘客看到對面的火車在運動，實際是以自己坐的火車為參考系，等到站臺出現知道是自己乘坐的火車開動了，這是以站臺為參考系，選項D正確。

D|規(guī)律方法|判斷參考系的兩種方法(1)靜物法：在明確觀察到的現象中，什么物體是運動的，什么物體是靜止的，靜止的物體可能就是參考系。(2)假設法：假設以某物體為參考系，看對物體運動的描述是否與描述中的結果一致。若一致，該物體可能就是參考系。

1．(多選)關于參考系，下列說法正確的是 (

)A.參考系就是絕對不動的物體B.只有選好參考系以后，物體的運動性質才能確定C.同一物體的運動，相對于不同的參考系，觀察的結果可能不同D.我們平常所說的樓房是靜止的，是以地面為參考系解析：參考系是為了描述物體的運動，選來作為標準的物體，可以是運動的，也可以是靜止的，故A錯誤；運動和靜止是相對的，要描述物體的運動，必須選擇參考系，故B正確；描述同一物體的運動時，若以不同物體作為參考系，觀察的結果可能不同，C正確；參考系的選取，原則上是任意的，但在實際問題中，應以對運動的描述盡可能簡單為原則，一般以地面為參考系，我們平常所說的樓房是靜止的，就是以地面為參考系，D正確。BCD

2.如圖所示，對于正在乘坐索道纜車觀光的某游客，

下列說法正確的是

(

)A.以自己為參考系，看到自己所乘坐的纜車向對面運動B.以對面的山為參考系，自己是靜止不動的C.以自己為參考系，看到同一纜車里的人向對面的山不斷靠近D.以所乘坐的纜車為參考系，看到兩邊的青山綠樹向身后遠離解析：乘坐索道纜車觀光的游客，以自己為參考系，纜車相對于游客靜止不動，選項A錯誤；以對面的山為參考系，自己向山運動，選項B錯誤；以自己為參考系，看到同一纜車里的人靜止不動，選項C錯誤；以所乘坐的纜車為參考系，看到兩邊的青山綠樹向身后遠離，選項D正確。D

如圖所示，一輛汽車在東西方向的平直公路上行駛，要研究汽車在某個時刻所處的位置和某段時間內的位置變化，我們應該怎樣建立坐標系？提示：以某一路口為坐標原點，以向東方向為x軸正方向，建立一個直線坐標系，就可以準確地確定汽車的位置及位置變化了。1．一維坐標系(直線坐標系)：描述物體在一條直線上的運動(如甲殼蟲在直藤條上爬行)，即物體做一維運動時，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，建立直線坐標系。2．二維坐標系(平面直角坐標系)：描述物體在一平面內的運動(如湖面上小船的運動)，即物體做二維運動時，需采用兩個坐標確定它的位置?！镜淅?】一物體從O點出發(fā)，沿東偏北30°的方向運動10m至A點，然后又向正南方向運動5m至B點。(1)建立適當坐標系，描述出該物體的運動軌跡；解析

坐標系如圖所示，線OAB為運動軌跡。答案

見解析(2)依據建立的坐標系，分別求出A、B兩點的坐標。1．(多選)關于坐標系，下列說法正確的是 (

)A.建立坐標系是為了定量描述物體的位置和位置變化B.坐標系都是建立在參考系上的C.坐標系的建立與參考系無關D.物體在平面內做曲線運動，用平面直角坐標系就能確定其位置解析：坐標系是建立在參考系上的，是用來定量描述物體的位置及位置變化的，A、B正確，C錯誤；描述平面內曲線運動時建立平面直角坐標系就能滿足需要，D正確。ABD

2.(多選)如圖所示的是為了定量描述物體的位置變化作出的坐標軸(x軸)，在畫該坐標軸時規(guī)定原點在一平直公路上某路標所在處。公路為南北走向，規(guī)定向北為正方向。坐標軸上有兩點A和B，A的位置坐標為xA＝5m，B的位置坐標為xB＝－3m，下列說法正確的是 (

)A.A點位于該路標南5m處B.A點位于該路標北5m處C.B點位于該路標南3m處D.B點位于該路標北3m處解析：原點為路標，向北為正方向，A點坐標為正值，則A點位于該路標北5m處，B點坐標為負值，則B點位于該路標南3m處，故選項B、C正確，A、D錯誤。BC

2．用時間軸表示時間和時刻(1)第1s內、第2s內、第3s內、……、第ns內指的都是時間，都為1s。(2)最初2s內、最后3s內、……、最初ns內都是指時間，在數值上對應所述值。(3)第1s末(第2s初)、第2s末(第3s初)、……、第ns末，都是指時刻。如圖所示，第3s末和第8s初都是時刻，第5s末和第6s初是同一時刻(在時間軸上是同一點)。第2s初到第3s末的時間為2s。【典例3】下列說法正確的是 (

)A.時刻表示時間較短，時間表示時間較長B.作息時間表上的數字表示時間C.第ns內就是(n－1)s末到ns末這一秒時間(n為任意正整數)D.1min內有60個時刻解析時刻沒有長短之分，表示某個瞬間，時間表示兩個時刻的間隔，選項A錯誤；作息時間表上的數字表示的是時刻，選項B錯誤；第ns是指第n個1s的時間，其大小等于1s，確切含義是指(n－1)s末到ns末這一秒時間，故選項C正確；1min內有無窮多個時刻，但有60個1s的時間間隔，選項D錯誤。C|規(guī)律方法|由語境區(qū)分“時間”“時刻”的技巧(1)明確研究對象：時刻是一個狀態(tài)量，時間是一個過程量。(2)明確語境：日常生活中“時間”有時指的是時刻，如“什么時間發(fā)生的地震”“什么時間開始上班”都是指時刻。

1．在如圖所示的時間軸上標出的是下列哪些時間或時刻 (

)

A.第4s初 B．第6s末C.第3s D．前3s解析：時間是指時間的長度，在時間軸上對應一段距離，時刻是指時間點，在時間軸上對應的是一個點。從題圖中時間軸來看表示的是從0到3s的一段時間，即前3s，所以選項D正確，A、B、C錯誤。D

2．以下各種關于時間和時刻的說法正確的是 (

)A.列車員說“火車8點42分到站”指的是時間B.“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的都是時間C.“第1秒末”“最后1秒”指的都是時刻D.輪船船務員說本班輪船離港時間為17點25分指的是時間解析：“火車8點42分到站”指的是一個時間點，是時刻，故A錯誤；“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的是時間的長度，都是時間，故B正確；“第1秒末”指的是時刻，“最后1秒”指的是時間，故C錯誤；17點25分指的是一個時間點，是時刻，故D錯誤。B

知能演練·重落實內化知識鞏固技能31．以下劃線上的數字指時間的是

(

)A.午休從12：30開始B.中央電視臺《新聞聯播》欄目每晚7：00準時與您見面C.某中學的作息表上寫著，第四節(jié)：

10：30～11：10D.某運動員的跨欄紀錄為12.91s解析：午休從12：30開始，12：30是時刻；中央電視臺《新聞聯播》欄目每晚7：00準時與您見面，7：00是開始的時刻；某中學的作息表上寫著，第四節(jié)：10：30～11：10，10：30和11：10是上課和下課的時間，指的是時刻；某運動員的跨欄紀錄為12.91s，是跑完全程的時間。故A、B、C錯誤，D正確。D

2.某超市中，兩層樓間有一架斜面式自動扶梯(無階梯)，如圖所示，小張帶著孩子乘勻速上升的自動扶梯上樓。孩子在電梯上向上跑，小張沒有“動”而是隨著電梯上樓。則下列判斷正確的是 (

)A.以扶梯為參考系，小張是運動的B.以扶梯為參考系，孩子是靜止的C.以地面為參考系，小張是靜止的D.以地面為參考系，孩子是運動的解析：以扶梯為參考系，小張是靜止的，選項A錯誤；以扶梯為參考系，孩子是運動的，選項B錯誤；以地面為參考系，小張是運動的，選項C錯誤；以地面為參考系，孩子是運動的，選項D正確。D

3．在國慶盛典上，游行的隊伍和彩車依次從天安門前經過，以北京長安街為坐標軸x，向西為正方向，天安門中心所對的長安街中心為坐標原點O，建立一維坐標系，一輛彩車最初在原點以東3km處，幾分鐘后行駛到原點以西

2km處。這輛彩車的最初位置x1和最終位置x2分別是 (

)A.x1＝3km，x2＝2km B.x1＝－3km，x2＝2kmC.x1＝3km，x2＝－2km D.x1＝－3km，x2＝－2km解析：坐標軸的正方向向西，則位置在原點以西為正，在原點以東為負。彩車最初在原點以東且距原點3km，所以最初位置是x1＝－3km，同理，最終位置是x2＝2km，B正確。B

4.將近1000年前，宋代詩人陳與義乘著小船在風和日麗的春日

出游時曾經作了一首詩：飛花兩岸照船紅，百里榆堤半日風。

臥看滿天云不動，不知云與我俱東(如圖)。詩人藝術性地表達

了他對運動相對性的理解。詩中描述了什么物體的運動？

它們分別是以什么物體為參考系的？你對詩人關于“榆堤”

“云”“我”的運動與靜止的說法有沒有不同的認識？解析：詩中描述了“花”“榆堤”“云”的運動，均是以詩人自己或船為參考系。把自己當作參考系，那么自己就是相對靜止的，“榆堤”相對自己而言便是向后運動的，而“云”因為跟自己的運動速度方向、大小一致，所以云與自己相對靜止。若以地面為參考系，“榆堤”相對地面而言便是靜止的，“云”和“我”向東運動。答案：見解析課時跟蹤檢測41．下列哪些現象不是機械運動 (

)A.月亮繞著地球轉B.魚在水中游C.水蒸發(fā)的過程D.“天宮二號”空間實驗室繞著地球運轉解析：水蒸發(fā)的過程是物態(tài)的轉化過程，不是機械運動；選項A、B、D屬于機械運動。C

2．關于時間和時刻，下列說法不正確的是 (

)A.物體在5s時指的是物體在5s末這一時刻B.物體在5s內指的是物體在4s末到5s末這1s的時間C.物體在第7s內指的是物體在6s末到7s末這1s的時間D.第4s末就是第5s初，指的是時刻解析：物體在5s時指的是物體在5s末這一時刻，選項A正確；物體在5s內指的是物體從開始到5s末這5s的時間，選項B錯誤；物體在第7s內指的是物體在6s末到7s末這1s的時間，選項C正確；第4s末就是第5s初，指的是時刻，選項D正確。3．仔細觀察如圖所示的時間軸，下列說法正確的是 (

)A.第3s初是指時間軸上的D點B.第5s內是指時間軸上FG段C.前4s內是指時間軸上AE段D.第2s內是指時間軸上的C點解析：第3s初是指第3s內的起點，為時間軸上的C點，故A錯誤；第5s內是指第5個1s的時間，為時間軸上EF段，故B錯誤；前4s內是指從開始到4s末的時間，為時間軸上的AE段，故C正確；第2s內是指時間軸上的BC段，故D錯誤。C

4．時間軸如圖所示，下列關于時刻和時間的說法中正確的是 (

)A.t2表示時刻，稱為第2s末或第3s初，也可以稱為

2s內B.t2～t3表示時間，稱為第3s內C.t0～t2表示時間，稱為最初2s內或第2s內D.tn－1～tn表示時間，稱為第(n－1)s內解析：時刻和時間分別對應時間軸上的一個點和一個線段。tn是時刻，可表述為第ns末或第(n＋1)s初；ns內不等于第ns內，ns內是指0～ns末共ns的時間，第ns內是指(n－1)s末至ns末共1s的時間。故A、C、D錯誤，B正確。

B

5．如圖所示的為A、B、C三列火車在一個車站的情境，A車上的乘客看到B車向東運動，B車上的乘客看到C車和站臺都向東運動，C車上的乘客看到A車向西運動。關于站臺上的人看A、B、C三列火車的運動情況，正確的是

(

)A.A車一定向西運動 B．B車一定向東運動C.C車一定是靜止的 D．C車一定向西運動解析：B車上的乘客看到C車和站臺都向東運動，說明B車一定向西運動；A車上的乘客看到B車向東運動，說明A車也是向西運動的，且車速比B車快；C車上的乘客看到A車向西運動，說明C車的運動狀態(tài)可能是：①靜止；②向東行駛；③向西行駛，但速度比B車慢，綜合可知A正確。6.(多選)“嫦娥五號”探月衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經過發(fā)射軌道進入停泊軌道，然后在停泊軌道經過調整后進入地月轉移軌道，再次調速后進入工作軌道，衛(wèi)星開始對月球進行探測。簡化后的路線示意圖如圖所示。下列說法正確的是

(

)A.圖中衛(wèi)星繞地球運動的軌道是以地球為參考系的B.圖中衛(wèi)星繞月球運動的軌道是以地球為參考系的C.圖中衛(wèi)星繞月球運動的軌道是以月球為參考系的D.圖中衛(wèi)星運動的軌道均是以太陽為參考系的解析：地球繞太陽運動，而月球又圍繞地球運動，但從圖中可以看出“嫦娥五號”衛(wèi)星繞地球運動的軌道中，地球的位置沒有發(fā)生變化，這是以地球為參考系的；同理，衛(wèi)星繞月球運動的軌道中，月球的位置也沒有發(fā)生變化，這是以月球為參考系的。正確選項為A、C。7.(多選)如圖所示，有甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看到高樓在向下運動；乙中乘客看到甲在向下運動；丙中乘客看到甲、乙都在向上運動。甲、乙、丙相對于地面的運動情況可能是