高中物理魯科版必修1學(xué)案第二章運動的描述2.1運動空間和時間

第1節(jié)運動、空間和時間學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.認識機械運動、理解參考系的概念，知道物體的運動具有相對性。4個概念——參考系、坐標(biāo)系、時間、時刻1個區(qū)別——時間與時刻的區(qū)別2.理解坐標(biāo)系概念，會用一維坐標(biāo)系定量描述物體的位置以及位置的變化。3.理解時間和時刻的區(qū)別。一、機械運動閱讀教材第13頁“機械運動”部分，了解機械運動和參考系的概念，體會物體的運動具有相對性。1．機械運動：指一個物體相對其他物體的位置變化。2．參考系(1)定義：在描述物體的運動時，被選定做參考、假定為不動的其他物體。(2)選取原則：參考系的選取是A(A.任意的B．唯一的)。(3)參考系對觀察結(jié)果的影響：選擇不同的參考系觀察同一個物體的運動，觀察結(jié)果是不同的。思考判斷1．參考系一定要選靜止不動的物體(×)2．一個物體的運動情況與參考系的選擇無關(guān)(×)3．“抬頭望明月，月在云中行”，詩句中描述的運動選取的參考系是月(×)二、空間位置的描述閱讀教材第13～15頁“空間位置的描述”部分，知道坐標(biāo)系的概念，初步了解用一維坐標(biāo)系描述物體位置以及位置的變化。1．建立目的：為了定量描述物體的位置及位置變化。2．坐標(biāo)系的三要素：原點、正方向和單位長度。思維拓展描述下列三種運動需要建立怎樣的坐標(biāo)系呢？(1)描述百米運動員在跑動中的位置；(2)描述滑冰場上花樣滑冰運動員的位置；(3)描述翱翔在藍天上的飛機的位置。答案(1)以起點為坐標(biāo)原點，建立一維直線坐標(biāo)系；(2)以滑冰場中心為坐標(biāo)原點，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向，建立二維平面直角坐標(biāo)系；(3)確定一點(如機場所在位置)為坐標(biāo)原點，建立三維空間直角坐標(biāo)系。三、時間的描述閱讀教材第16頁“時間的描述”部分，能區(qū)分時刻與時間間隔。1．時刻：表示某一瞬間，在時間軸上用點來表示。2．時間間隔：表示某一過程，在時間軸上用線段來表示。3．二者的聯(lián)系：兩個時刻之間的間隔即為時間間隔。思維拓展如圖1甲、乙所示：“上午8時上課、8時45分下課”、“每節(jié)課45分鐘”、“第2s初”、“第5s末”、“第6s內(nèi)”……圖1(1)以上說法中，哪些表示時刻？哪些表示時間間隔？(2)“第2s初”、“第5s末”、“第6s內(nèi)”分別對應(yīng)時間軸上的哪一點或哪一段？在圖乙上標(biāo)明。答案(1)時刻有“8時”、“8時45分”、“第2s初”、“第5s末”；時間間隔有“45分鐘”、“第6s內(nèi)”。預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3參考系的理解和選取[要點歸納]1．坐標(biāo)系選取原則：以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。研究地面上物體的運動時，常選地面或相對于地面靜止的物體作為參考系。2．對參考系的理解(1)標(biāo)準性：選做參考系的物體都假定不動，被研究的物體都以參考系為標(biāo)準。(2)任意性：參考系的選擇具有任意性，但應(yīng)以觀察方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。研究地面上物體的運動時，常選地面為參考系。(3)統(tǒng)一性：在同一個問題中，若要研究多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動時，必須選擇同一參考系。(4)相對性：同一運動選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能不同。例如，坐在行駛的車中的乘客，若以地面為參考系，則乘客是運動的；若以車為參考系，則乘客是靜止的。[精典示例][例1]如圖2所示，由于風(fēng)，河岸上的旗幟向右飄，在河面上的A、B兩船上的旗幟分別向右、向左飄，則兩條船的運動狀態(tài)是()圖2A．A船肯定是向左運動的B．A船肯定是靜止的C．B船肯定是向右運動的D．B船可能是靜止的思路探究(1)河岸上的旗幟向右飄，說明什么問題？(2)船上旗幟的飄動方向只和船的運動方向有關(guān)嗎？解析從河岸上的旗幟的飄動方向，可以判斷風(fēng)向右吹，由此可以判斷B船一定向右運動且比風(fēng)速快；A船可能靜止，也可能向左運動，還有可能向右運動，但是比風(fēng)速慢。答案C判斷物體是否運動的一般思路(1)根據(jù)參考系的選取原則選取參考系。(2)看物體與所選參考系之間的位置是否發(fā)生變化。(3)若變，則物體是運動的；若不變，則物體是靜止的。[針對訓(xùn)練1]如圖3所示是體育攝影中“追拍法”的成功之作，攝影師眼中清晰的滑板運動員是靜止的，而模糊的背景是運動的，攝影師用自己的方法表達了運動的美。請問攝影師選擇的參考系是()圖3A．大地B．太陽C．?dāng)z影師D．步行的人解析攝影師與滑板運動員以相同的速度運動，攝影師以自己為參考系觀察，這樣滑板運動員就是靜止的，背景就是“運動”的。答案C空間位置的描述[要點歸納]1．將物體抽象為質(zhì)點，確定參考系，建立坐標(biāo)系，都是為了更好地描述物體的位置和運動?？梢杂孟旅娴牧鞒虉D來表示：eq\x(\a\al(描述物體,的位置和,運動))eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(→\x(確定研究對象)→\x(質(zhì)點),→\x(定性分析運動)→\x(參考系),→\x(定量描述運動)→\x(坐標(biāo)系)))2．常見的坐標(biāo)系種類適用的運動建立方法直線坐標(biāo)系物體沿直線運動，即做一維運動在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，物體位置由一個坐標(biāo)值表示平面直角坐標(biāo)系物體在某一平面內(nèi)做曲線運動在平面內(nèi)畫兩條相互垂直的數(shù)軸(x軸和y軸)即可組成平面直角坐標(biāo)系，物體的位置由兩個數(shù)來確定三維坐標(biāo)系物體在空間運動在空間畫三個相互垂直的數(shù)軸(x軸、y軸、z軸)即可組成三維坐標(biāo)系，這時物體的位置由三個數(shù)來確定[精典示例][例2]一質(zhì)點在x軸上運動，各個時刻的位置坐標(biāo)如下表：t/s012345x/m05－4－1－71(1)請在圖4中的x軸上標(biāo)出質(zhì)點在各時刻的位置。圖4(2)哪個時刻離開坐標(biāo)原點最遠？有多遠？解析(1)以運動路徑所在的直線為x軸，標(biāo)出各時刻質(zhì)點的位置坐標(biāo)如圖所示。(2)由圖可知第4s末質(zhì)點離開坐標(biāo)原點最遠，有7m。答案(1)見解析(2)4s末7m物體在坐標(biāo)系中坐標(biāo)值的正、負不表示大小，而是表示在原點的哪一側(cè)。正號表示在原點的正方向一側(cè)，負號表示在原點的負方向一側(cè)。[針對訓(xùn)練2]若某同學(xué)在操場上從A點開始先向南走了15m到B點，接著又向東走了20m到C點，請你建立合適的坐標(biāo)系描述該同學(xué)的位置及位置的變化。答案建立如圖所示的坐標(biāo)系。設(shè)A點為坐標(biāo)原點，則B點坐標(biāo)為(0,15m)，C點坐標(biāo)為(20m,15m)。根據(jù)幾何知識lAC＝eq\r(x\o\al(2,C)＋y\o\al(2,C))＝eq\r(202＋152)m＝25m，設(shè)AC與y軸夾角為θ，則tanθ＝eq\f(20,15)＝eq\f(4,3)，得θ＝53°。時刻與時間間隔[要點歸納]1．時刻和時間間隔的表示方法的不同在表示時間的數(shù)軸上，時刻用點表示，時間間隔用線段表示。如圖所示，0～3s表示3s的時間間隔，即前3s；4～5s表示第5s內(nèi)，是1s的時間間隔。時間軸上“1”所對應(yīng)的刻度線記為第1s末，也為第2s初，是時刻。2．時間間隔與時刻的區(qū)別和聯(lián)系時間間隔時刻區(qū)別物理意義兩時刻間的間隔某一瞬時時間軸上的表示方法時間軸上的一段線段表示一段時間時間軸上的點表示一個時刻表述方法“3s內(nèi)”、“前3s內(nèi)”、“后3s內(nèi)”、“第1s內(nèi)”、“第1s到第3s”等均指時間間隔“3s末”、“第3s末”、“第4s初”、“八點半”等均指時刻聯(lián)系兩個時刻的間隔即為時間間隔，即Δt＝t2－t1[精典示例][例3](多選)關(guān)于時間間隔和時刻，下列說法正確的是()A．物體在5s時指的是物體在5s末時，指的是時刻B．物體在5s內(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔C．物體在第5s內(nèi)指的是物體在4s末到5s末這1s的時間間隔D．第4s末就是第5s初，指的是時刻解析畫出時間軸從坐標(biāo)軸上分析，選項A、C、D正確。答案ACD區(qū)分時刻和時間間隔的方法(1)利用上下文判斷：分析所給的說法，根據(jù)題意體會。(2)利用時間軸判斷：畫出時間軸，把所給的時刻或時間間隔標(biāo)出來，時刻對應(yīng)一個點，時間間隔對應(yīng)一條線段。[針對訓(xùn)練3](多選)“北京時間6月13日凌晨2點15分，第20屆國際足聯(lián)世界杯開幕式在圣保羅的科林蒂安競技場舉行，此次開幕式耗時僅僅25分鐘……”下列說法正確的是()A．6月13日凌晨2點15分表示時間間隔B．25分鐘表示時間間隔C．6月13日凌晨2點15分表示時刻D．25分鐘表示時刻解析A項表示時刻，D項表示時間間隔，故選B、C。答案BC1．下列有關(guān)運動的描述中，參考系的選取符合描述的是()A．詩句“飛流直下三千尺”是以“飛流”作為參考系的B．“錢塘觀潮時，觀眾只覺得潮水撲面而來”，是以“潮水”為參考系的C．“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”是以“萬重山”為參考系的D．升國旗時，觀察到國旗冉冉升起，觀察者是以“國旗”為參考系的解析A項以靜止的地面為參考系；B項以觀眾為參考系；D項是以地面或相對地面靜止的物體為參考系；故只有C正確。答案C2．第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2000m高空飛行時，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個小東西，他以為是一只小昆蟲。敏捷地把它一把抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈，是因為()A．飛行員的反應(yīng)快B．子彈相對于飛行員靜止C．子彈已經(jīng)飛得沒有勁了，快要落在地上了D．飛行員的手有勁解析子彈相對于飛行員速度為零，所以飛行員抓子彈就像我們用手拿桌子上的筆一樣容易。答案B3．(多選)下列計時數(shù)據(jù)指時間的是()A．《爸爸去哪兒》每周五晚10點播出B．“嫦娥三號”于北京時間2013年12月2日1點30分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射C．第六屆東亞運動會女子100米自由泳決賽中，中國選手唐奕以54秒66的成績奪得冠軍D．“嫦娥三號”歷經(jīng)13天在月球表面虹灣區(qū)實現(xiàn)軟著陸解析每周五晚10點，北京時間2013年12月2日1點30分都是指具體某一時刻，A、B錯誤；自由泳決賽成績54秒66、13天指的都是一段時間，C、D正確。答案CD4．下列關(guān)于時間的兩種說法意義相同的是()A．第2s末和第3s初 B．前3s和第3s內(nèi)C．第3s末和第2s初 D．第1s內(nèi)和第1s末答案A5．(2017·湖南長沙檢測)湖中O點有一觀察站，一小船從O點出發(fā)向東行駛4km，又向北行駛3km，則O點的觀察員對小船位置的報告最為