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第1節(jié)空間和時間第1章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.理解參考系的概念,能科學(xué)地描述運(yùn)動的相對性,形成運(yùn)動觀念。(物理觀念)2.掌握描述運(yùn)動的方法,學(xué)會用坐標(biāo)系確定物體位置。(科學(xué)思維)3.知道時刻與時間間隔的區(qū)別和聯(lián)系,能夠識別具體情景下的時刻與時間間隔,能用時間數(shù)軸科學(xué)地表示時刻和時間。(物理觀念)課前篇自主預(yù)習(xí)必備知識一、機(jī)械運(yùn)動1.機(jī)械運(yùn)動:一個物體相對于其他物體的位置隨時間的變化。2.參考系:(1)概念:動與靜是相對的,人們必須確定一個參照物來描述物體的運(yùn)動,這種參照物稱為參考系。(2)同一物體的運(yùn)動,選取不同的參考系,描述的結(jié)果就不一定相同。二、空間位置的描述1.坐標(biāo)系:為了定量地描述物體的位置,需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。2.種類:(1)一維坐標(biāo)系:物體做直線運(yùn)動時,通常選取這條直線為x軸,確定坐標(biāo)原點(diǎn),規(guī)定坐標(biāo)軸的正方向和單位,物體的位置就可以用坐標(biāo)來描述。(2)二維直角坐標(biāo)系(平面直角坐標(biāo)系):描述平面上物體的位置時,通常建立二維直角坐標(biāo)系(平面直角坐標(biāo)系)。三、時間的描述1.時刻:指某一瞬時,通常用t表示。如上午8時上課、8時45分下課,這里的“8時”、“8時45分”是指時刻。2.時間:兩個時刻的間隔,通常用t表示。如一節(jié)課45min,指時間。3.時間數(shù)軸:表示時刻和時間的數(shù)軸。在表示時間的數(shù)軸上,時刻用點(diǎn)表示,時間用線段表示。自我檢測1.正誤辨析(1)參考系必須選取地面或相對于地面靜止的其他物體。(
)解析
參考系的選取具有任意性,可以選任意物體作為參考系。答案
×(2)兩位同學(xué)描述同一物體的運(yùn)動時可能得到不同的結(jié)果。(
)解析
若兩位同學(xué)選擇不同的參考系,則描述的結(jié)果可能不同。答案
√(3)建立一維坐標(biāo)系時,需要選原點(diǎn)、規(guī)定坐標(biāo)軸的正方向和單位。(
)答案
√(4)時刻就是時間間隔,兩者沒有本質(zhì)區(qū)別。(
)解析
時刻與時間間隔既有聯(lián)系,又有區(qū)別,兩個時刻之間的間隔為時間間隔。答案
×(5)在時間數(shù)軸上,時刻用線段表示,時間間隔用點(diǎn)表示。(
)解析
在時間數(shù)軸上,時刻用點(diǎn)表示,時間間隔用線段表示。答案
×2.(多選)關(guān)于時間間隔和時刻,下列說法正確的是(
)A.5s時指的是5s末時,是時刻B.第4s末就是第5s初,指的是時刻C.5s內(nèi)指的是從第4s末到第5s末這1s的時間D.第5s內(nèi)指的是從第1s初到第5s末這5s的時間解析
5
s時指的是第5
s末時,指的是時刻,故A正確;第4
s末就是第5
s初,指的是時刻,故B正確;5
s內(nèi)指的是從零時刻到第5
s末這5
s的時間,故C錯誤;第5
s內(nèi)指的是從第4
s末到第5
s末這1
s的時間,故D錯誤。答案
AB3.唐代著名詩人李白在《望天門山》中寫道:“天門中斷楚江開,碧水東流至此回。兩岸青山相對出,孤帆一片日邊來?!睆奈锢韺W(xué)的角度看,以下關(guān)于參考系的說法正確的是(
)A.“碧水東流至此回”是以孤帆為參考系的B.“兩岸青山相對出”是以孤帆為參考系的C.“孤帆一片日邊來”是以長江水為參考系的D.“孤帆”是運(yùn)動的,不能作為參考系解析
“碧水東流至此回”描述的是江水的運(yùn)動,是以地面為參考系的,故A錯誤;“兩岸青山相對出”描述的是青山的運(yùn)動,青山和孤帆的相對位置發(fā)生了變化,是以孤帆為參考系的,故B正確;“孤帆一片日邊來”描述的是孤帆的運(yùn)動,孤帆相對青山或江岸是運(yùn)動的,所以是以青山或江岸為參考系的,故C錯誤;任何物體都可以作為參考系,只不過選擇不同的參考系,得到的運(yùn)動狀態(tài)不一定一樣,故D錯誤。答案
B課堂篇探究學(xué)習(xí)問題一對參考系的理解情境探究情境下雨天,在同一地點(diǎn)、同一時刻,室內(nèi)的人看到雨滴豎直下落,而坐在勻速行駛的列車?yán)锏某丝涂吹降挠甑螀s是斜向列車后方的(如圖所示)。探究發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是什么?請談?wù)勀愕目捶ā?/p>
要點(diǎn)提示
這是因?yàn)檫x取的參考系不同。以地面為參考系時,看到的雨滴是豎直下落的;以勻速行駛的列車為參考系時,看到的雨滴是斜向列車后方運(yùn)動的。知識點(diǎn)撥實(shí)例引導(dǎo)例1下列語句中加下劃線部分描繪的運(yùn)動情景,可以選取山為參考系的是(
)A.兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山B.小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走C.滿眼風(fēng)波多閃爍,看山恰似走來迎D.兩岸青山相對出,孤帆一片日邊來解析
“輕舟已過萬重山”,舟的運(yùn)動是相對于山來說的,故詩人選取的參考系為山,故A正確;“巍巍青山兩岸走”是以竹排為參考系的,故B錯誤;“看山恰似走來迎”選擇的參考系是自己或者船,故C錯誤;“兩岸青山相對出”是相對于船來說的,故D錯誤。答案
A規(guī)律方法
假設(shè)法判斷參考系假設(shè)以某物體為參考系,看對物體運(yùn)動的描述與給定的描述中的結(jié)果是否一致,若一致,假設(shè)的物體就是參考系。變式訓(xùn)練1(多選)如圖所示,由于風(fēng)的緣故,河岸上的旗幟向右飄,河面上的兩條船A、B上的旗幟分別向右和向左飄,則兩條船的運(yùn)動狀態(tài)是(
)A.A船可能是向左運(yùn)動的B.A船可能是靜止的C.B船肯定是向右運(yùn)動的D.B船可能是靜止的解析
河岸上的旗幟向右飄,說明風(fēng)向右刮,A船上旗幟向右飄,A船可能靜止不動,也可能向左運(yùn)動,還可能向右運(yùn)動且運(yùn)動速度小于風(fēng)速,A、B兩項正確;B船旗幟向左飄,則B船肯定向右運(yùn)動,且運(yùn)動速度大于風(fēng)速,C選項正確,D選項錯誤。答案
ABC問題二做直線運(yùn)動的物體的位置情境探究情境如圖所示,一輛汽車在筆直的公路上從超市出發(fā),向東行駛了300m到達(dá)電影院,繼續(xù)行駛了150m到達(dá)度假村,又向西行駛了950m到達(dá)博物館,最后回到超市。探究(1)若問汽車開到哪里了,我們怎樣回答?(2)怎樣描述汽車的位置呢?要點(diǎn)提示
(1)汽車在超市的東邊,離超市300
m;汽車在超市的西邊,離超市500
m等。(2)以超市所在的位置為原點(diǎn),以向東的方向?yàn)檎较?用1個單位長度表示100
m,建立直線坐標(biāo)系。如圖所示,則汽車的位置用坐標(biāo)表示。知識點(diǎn)撥1.建坐標(biāo)系的目的為了定量地描述物體的位置及位置的變化,需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。2.注意:建立坐標(biāo)系時,必須標(biāo)上原點(diǎn)、正方向和單位。3.坐標(biāo)系的分類及建立方法
分
類建立方法圖
例一維坐標(biāo)系在給定的一條直線上,確定一個正方向,取一個定點(diǎn)為原點(diǎn),任取一定線段為單位長度,這樣就在該直線上建立了一維坐標(biāo)系一維坐標(biāo)系二維直角坐標(biāo)系通常用一對實(shí)數(shù)表示平面內(nèi)的點(diǎn)(物體所在的位置),在平面內(nèi)畫兩條相互垂直的數(shù)軸(x軸與y軸)即可組成二維直角坐標(biāo)系二維直角坐標(biāo)系分
類建立方法圖
例三維空間坐標(biāo)系(立體坐標(biāo)系)對于一個在三維空間運(yùn)動的物體,需建立三維坐標(biāo)系來表示物體的位置,在空間用三條相互垂直的數(shù)軸(x軸、y軸及z軸)即可組成三維空間坐標(biāo)系三維空間坐標(biāo)系4.一維坐標(biāo)系的特點(diǎn)研究直線運(yùn)動時可以建立一維坐標(biāo)系。物體的位置用坐標(biāo)表示,坐標(biāo)的正負(fù)表示物體所在位置在原點(diǎn)的正方向還是負(fù)方向上;坐標(biāo)的絕對值表示物體所在位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離。實(shí)例引導(dǎo)例2一個小球從距地面4m高處豎直向下拋出,被地面彈回,在距地面1m高處被接住。若坐標(biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)處,向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是(
)A.2m,-2m,-1mB.-2m,2m,1mC.0,4m,3mD.-4m,0,-1m解析
如右圖所示,小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是0,4
m,3
m,選項C正確。答案
C規(guī)律總結(jié)
物體的位置坐標(biāo)大小、正負(fù)與坐標(biāo)原點(diǎn)、正方向的選取有關(guān),但物體的實(shí)際位置與坐標(biāo)原點(diǎn)、正方向的選取無關(guān)。問題三時間間隔與時刻的區(qū)別和聯(lián)系情境探究情境李爺爺起床后外出晨練,在公園遇到張爺爺,“您這么早!練多長時間了?”“15分鐘左右吧,現(xiàn)在是什么時間?”“大約6點(diǎn)?!碧骄?1)對話中兩個“時間”的含義相同嗎?有什么區(qū)別?(2)利用數(shù)學(xué)上的數(shù)軸怎樣表示時間和時刻?要點(diǎn)提示
(1)不相同。第一個是時間間隔,表示一段時間,第二個是時刻,表示某一瞬時。(2)用數(shù)軸的正半軸表示,單位為秒,數(shù)軸上的點(diǎn)表示時刻,線段表示時間,如圖所示。知識點(diǎn)撥時間間隔和時刻的比較
項目時間間隔時
刻區(qū)別物理意義時間間隔是事物運(yùn)動、發(fā)展、變化所經(jīng)歷的過程長短的量度,指某兩個時刻之間的間隔時刻是事物運(yùn)動、發(fā)展、變化所經(jīng)歷的各個狀態(tài)先后順序的標(biāo)志,指某一瞬間時間軸上的表示方法一條線段一個點(diǎn)表述方法“3s內(nèi)”“前3s內(nèi)”“后3s內(nèi)”“第2s內(nèi)”“第1s末到第3s末”等均指時間間隔“3s末”“第3s末”“第4s初”“8:30”等均指時刻項目時間間隔時
刻聯(lián)系兩個時刻的間隔即為一段時間間隔,時間間隔是一系列連續(xù)時刻的積累過程,時間間隔能展示運(yùn)動的一個過程,好比是一段錄像;時刻可以顯示運(yùn)動的一瞬間,好比是一張照片要點(diǎn)筆記(1)生活中一般用各種鐘表來計時,在實(shí)驗(yàn)室中常用停表、打點(diǎn)計時器計時。(2)關(guān)鍵字詞的使用,如“初”“末”“時”一般表示時刻;如“內(nèi)”“用時”“經(jīng)過”“歷時”一般表示時間間隔。實(shí)例引導(dǎo)例3(多選)在如圖所示的時間數(shù)軸中,下列關(guān)于時刻和時間間隔的說法正確的是(
)A.t2表示時刻,稱為第2s末或第3s初B.t2~t3表示時間間隔,稱為第3s內(nèi)C.t0~t2表示時間間隔,稱為前2s或第2s內(nèi)D.tn-1~tn表示時間間隔,稱為第(n-1)s內(nèi)解析
t2表示時間數(shù)軸上的一個點(diǎn),所以表示時刻,稱為第2
s末或第3
s初,A正確;t2~t3表示時間數(shù)軸上的一段線段,所以為時間間隔,稱為第3
s內(nèi),B正確;t0~t2表示時間數(shù)軸上的一段線段,所以為時間間隔,稱為前2
s內(nèi),第2
s內(nèi)為t1~t2,C錯誤;tn-1~tn表示時間間隔,稱為第n
s內(nèi),D錯誤。答案
AB規(guī)律方法
時刻與時間間隔的兩種判斷方法(1)根據(jù)上下文判斷:分析所給的說法,根據(jù)題意去體會和判斷。時刻對應(yīng)的是事件或運(yùn)動的某一狀態(tài),時間間隔對應(yīng)的是事件或運(yùn)動的過程。(2)利用時間數(shù)軸判斷:畫出時間數(shù)軸,把所給的時刻和時間間隔表示出來,對應(yīng)一個點(diǎn)的是時刻,對應(yīng)一段線段的是時間間隔。變式訓(xùn)練2以下計時數(shù)據(jù)指時間間隔的是(
)A.某次列車于13點(diǎn)14分從車站發(fā)車B.李明用15s跑完100mC.2020年6月23日9時43分,我國成功發(fā)射第五十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星D.某場足球賽開賽15min時甲隊攻入一球解析
列車發(fā)車、衛(wèi)星發(fā)射、進(jìn)球都是事件發(fā)生的瞬間,對應(yīng)的都是時刻,A、C、D錯誤;跑完100
m是事件發(fā)生的過程,對應(yīng)的是時間間隔,B正確。答案
B隨堂檢測1.為增強(qiáng)學(xué)生的體質(zhì),某校高一和高二學(xué)生組織了一場足球比賽,下列關(guān)于比賽中涉及的數(shù)據(jù),指時間間隔的是(
)A.比賽于下午2點(diǎn)30分開始B.開場20s時,高一隊率先進(jìn)球C.比賽第30min,高二隊換人D.整場比賽共踢了90min答案
D2.2020年6月23日,北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射,標(biāo)志著我國全面完成北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署。這
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