版高中物理鲁科版必修1学案第二章 运动的描述 21运动空间和时间.docx
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版高中物理鲁科版必修1学案第二章运动的描述21运动空间和时间
第1节 运动、空间和时间
学习目标
核心提炼
1.认识机械运动、理解参考系的概念,知道物体的运动具有相对性。
4个概念——参考系、坐标系、时间、时刻
1个区别——时间与时刻的区别
2.理解坐标系概念,会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。
3.理解时间和时刻的区别。
一、机械运动
阅读教材第13页“机械运动”部分,了解机械运动和参考系的概念,体会物体的运动具有相对性。
1.机械运动:
指一个物体相对其他物体的位置变化。
2.参考系
(1)定义:
在描述物体的运动时,被选定做参考、假定为不动的其他物体。
(2)选取原则:
参考系的选取是A(A.任意的 B.唯一的)。
(3)参考系对观察结果的影响:
选择不同的参考系观察同一个物体的运动,观察结果是不同的。
思考判断
1.参考系一定要选静止不动的物体(×)
2.一个物体的运动情况与参考系的选择无关(×)
3.“抬头望明月,月在云中行”,诗句中描述的运动选取的参考系是月(×)
二、空间位置的描述
阅读教材第13~15页“空间位置的描述”部分,知道坐标系的概念,初步了解用一维坐标系描述物体位置以及位置的变化。
1.建立目的:
为了定量描述物体的位置及位置变化。
2.坐标系的三要素:
原点、正方向和单位长度。
思维拓展
描述下列三种运动需要建立怎样的坐标系呢?
(1)描述百米运动员在跑动中的位置;
(2)描述滑冰场上花样滑冰运动员的位置;
(3)描述翱翔在蓝天上的飞机的位置。
答案
(1)以起点为坐标原点,建立一维直线坐标系;
(2)以滑冰场中心为坐标原点,向东为x轴正方向,向北为y轴正方向,建立二维平面直角坐标系;
(3)确定一点(如机场所在位置)为坐标原点,建立三维空间直角坐标系。
三、时间的描述
阅读教材第16页“时间的描述”部分,能区分时刻与时间间隔。
1.时刻:
表示某一瞬间,在时间轴上用点来表示。
2.时间间隔:
表示某一过程,在时间轴上用线段来表示。
3.二者的联系:
两个时刻之间的间隔即为时间间隔。
思维拓展
如图1甲、乙所示:
“上午8时上课、8时45分下课”、“每节课45分钟”、“第2s初”、“第5s末”、“第6s内”……
图1
(1)以上说法中,哪些表示时刻?
哪些表示时间间隔?
(2)“第2s初”、“第5s末”、“第6s内”分别对应时间轴上的哪一点或哪一段?
在图乙上标明。
答案
(1)时刻有“8时”、“8时45分”、“第2s初”、“第5s末”;时间间隔有“45分钟”、“第6s内”。
(2)
预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1
问题2
问题3
参考系的理解和选取
[要点归纳]
1.坐标系选取原则:
以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
研究地面上物体的运动时,常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。
2.对参考系的理解
(1)标准性:
选做参考系的物体都假定不动,被研究的物体都以参考系为标准。
(2)任意性:
参考系的选择具有任意性,但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
研究地面上物体的运动时,常选地面为参考系。
(3)统一性:
在同一个问题中,若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时,必须选择同一参考系。
(4)相对性:
同一运动选择不同的参考系,观察结果可能不同。
例如,坐在行驶的车中的乘客,若以地面为参考系,则乘客是运动的;若以车为参考系,则乘客是静止的。
[精典示例]
[例1]如图2所示,由于风,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的A、B两船上的旗帜分别向右、向左飘,则两条船的运动状态是( )
图2
A.A船肯定是向左运动的
B.A船肯定是静止的
C.B船肯定是向右运动的
D.B船可能是静止的
思路探究
(1)河岸上的旗帜向右飘,说明什么问题?
(2)船上旗帜的飘动方向只和船的运动方向有关吗?
解析 从河岸上的旗帜的飘动方向,可以判断风向右吹,由此可以判断B船一定向右运动且比风速快;A船可能静止,也可能向左运动,还有可能向右运动,但是比风速慢。
答案 C
判断物体是否运动的一般思路
(1)根据参考系的选取原则选取参考系。
(2)看物体与所选参考系之间的位置是否发生变化。
(3)若变,则物体是运动的;若不变,则物体是静止的。
[针对训练1]如图3所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方法表达了运动的美。
请问摄影师选择的参考系是( )
图3
A.大地B.太阳C.摄影师D.步行的人
解析 摄影师与滑板运动员以相同的速度运动,摄影师以自己为参考系观察,这样滑板运动员就是静止的,背景就是“运动”的。
答案 C
空间位置的描述
[要点归纳]
1.将物体抽象为质点,确定参考系,建立坐标系,都是为了更好地描述物体的位置和运动。
可以用下面的流程图来表示:
2.常见的坐标系
种类
适用的运动
建立方法
直线
坐标系
物体沿直线运动,即做一维运动
在直线上规定原点、正方向和单位长度,物体位置由一个坐标值表示
平面直角
坐标系
物体在某一平面内做曲线运动
在平面内画两条相互垂直的数轴(x轴和y轴)即可组成平面直角坐标系,物体的位置由两个数来确定
三维
坐标系
物体在空间运动
在空间画三个相互垂直的数轴(x轴、y轴、z轴)即可组成三维坐标系,这时物体的位置由三个数来确定
[精典示例]
[例2]一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:
t/s
0
1
2
3
4
5
x/m
0
5
-4
-1
-7
1
(1)请在图4中的x轴上标出质点在各时刻的位置。
图4
(2)哪个时刻离开坐标原点最远?
有多远?
解析
(1)以运动路径所在的直线为x轴,标出各时刻质点的位置坐标如图所示。
(2)由图可知第4s末质点离开坐标原点最远,有7m。
答案
(1)见解析
(2)4s末 7m
物体在坐标系中坐标值的正、负不表示大小,而是表示在原点的哪一侧。
正号表示在原点的正方向一侧,负号表示在原点的负方向一侧。
[针对训练2]若某同学在操场上从A点开始先向南走了15m到B点,接着又向东走了20m到C点,请你建立合适的坐标系描述该同学的位置及位置的变化。
答案 建立如图所示的坐标系。
设A点为坐标原点,则B点坐标为(0,15m),
C点坐标为(20m,15m)。
根据几何知识lAC=
=
m=25m,
设AC与y轴夹角为θ,
则tanθ=
=
,得θ=53°。
时刻与时间间隔
[要点归纳]
1.时刻和时间间隔的表示方法的不同
在表示时间的数轴上,时刻用点表示,时间间隔用线段表示。
如图所示,0~3s表示3s的时间间隔,即前3s;4~5s表示第5s内,是1s的时间间隔。
时间轴上“1”所对应的刻度线记为第1s末,也为第2s初,是时刻。
2.时间间隔与时刻的区别和联系
时间间隔
时刻
区
别
物理意义
两时刻间的间隔
某一瞬时
时间轴上的表示方法
时间轴上的一段线段表示一段时间
时间轴上的点表示一个时刻
表述方法
“3s内”、“前3s内”、“后3s内”、“第1s内”、“第1s到第3s”等均指时间间隔
“3s末”、“第3s末”、“第4s初”、“八点半”等均指时刻
联系
两个时刻的间隔即为时间间隔,即Δt=t2-t1
[精典示例]
[例3](多选)关于时间间隔和时刻,下列说法正确的是( )
A.物体在5s时指的是物体在5s末时,指的是时刻
B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔
C.物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔
D.第4s末就是第5s初,指的是时刻
解析 画出时间轴
从坐标轴上分析,选项A、C、D正确。
答案 ACD
区分时刻和时间间隔的方法
(1)利用上下文判断:
分析所给的说法,根据题意体会。
(2)利用时间轴判断:
画出时间轴,把所给的时刻或时间间隔标出来,时刻对应一个点,时间间隔对应一条线段。
[针对训练3](多选)“北京时间6月13日凌晨2点15分,第20届国际足联世界杯开幕式在圣保罗的科林蒂安竞技场举行,此次开幕式耗时仅仅25分钟……”下列说法正确的是( )
A.6月13日凌晨2点15分表示时间间隔
B.25分钟表示时间间隔
C.6月13日凌晨2点15分表示时刻
D.25分钟表示时刻
解析 A项表示时刻,D项表示时间间隔,故选B、C。
答案 BC
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
解析 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。
答案 C
2.第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000m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
解析 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。
答案 B
3.(多选)下列计时数据指时间的是( )
A.《爸爸去哪儿》每周五晚10点播出
B.“嫦娥三号”于北京时间2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心成功发射
C.第六届东亚运动会女子100米自由泳决赛中,中国选手唐奕以54秒66的成绩夺得冠军
D.“嫦娥三号”历经13天在月球表面虹湾区实现软着陆
解析 每周五晚10点,北京时间2013年12月2日1点30分都是指具体某一时刻,A、B错误;自由泳决赛成绩54秒66、13天指的都是一段时间,C、D正确。
答案 CD
4.下列关于时间的两种说法意义相同的是( )
A.第2s末和第3s初B.前3s和第3s内
C.第3s末和第2s初D.第1s内和第1s末
答案 A
5.(2017·湖南长沙检测)湖中O点有一观察站,一小船从O点出发向东行驶4km,又向北行驶3km,则O点的观察员对小船位置的报告最为精确的是( )
A.小船的位置变化了7km
B.小船向东北方向运动了7km
C.小船向东北方向运动了5km
D.小船的位置在东偏北37°方向,5km处
解析
如果取O点为坐标原点向东为x轴正方向,向北为y轴正方向,则小船的位置坐标为(4km,3km),小船虽然运动了7km,但在O点的观察员看来,它离原点的距离是
km=5km,方向要用角度表示,sinθ=
=0.6,因此θ=37°,如图所示。
答案 D
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