運(yùn)動(dòng)空間和時(shí)間

2.1

運(yùn)動(dòng)、空間和時(shí)間

在一輛勻速行駛的汽車上,有乘客甲和乘客乙,乘客甲看到乘客乙是靜止的,而站在汽車外面的路人丙卻看到乘客乙是運(yùn)動(dòng)的.為什么不同的人對同一個(gè)人某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況會看到不同的現(xiàn)象呢?他們到底誰對誰錯(cuò)呢?

內(nèi)容要點(diǎn)：

（1）機(jī)械運(yùn)動(dòng)

一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)

（2）參考系

二、空間位置的描述三、時(shí)間的描述

課堂小結(jié)

參考系是人們觀察事物的基石，時(shí)間和空間是描述和研究事物的依托。對自然界觀察而言，時(shí)空關(guān)系與參考系又存在著不可分割的聯(lián)系，這就是愛因斯坦在1905年提出的“相對論”中所闡明的基本論點(diǎn)。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本特征是空間位置隨時(shí)間發(fā)生變化，所以研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本方法也就是從空間和時(shí)間兩個(gè)角度進(jìn)行。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指一個(gè)物體相對于其他物體的位置變化,簡稱運(yùn)動(dòng)。這種用來描述物體運(yùn)動(dòng)的參照物就稱為參考系。一、研究物體的運(yùn)動(dòng)必先選擇參考系,而且被選作參考系的物體,不管它本身的運(yùn)動(dòng)情況如何,我們都假定它是不動(dòng)的。

參考系的特點(diǎn):二、參考系的選取是任意的,但在實(shí)際問題中,以研究問題方便為原則。如研究地面上的物體的運(yùn)動(dòng),我們一般選擇地面為參考系。

三、在描述同一運(yùn)動(dòng)時(shí),選擇不同的參考系,觀察的結(jié)果可能是不同的。對于坐在行駛的汽車上的人,若以汽車為參考系,他是靜止的；若以地面為參考系,他是運(yùn)動(dòng)的。

a)原則上,參考系的選取是任意的,若參考系不同,對同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)形式的描述也就可能不同。在實(shí)際選取參考系時(shí),應(yīng)考慮到使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單。如研究地面上的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),常選地面為參考系。

參考系的選取:

b)一般情況下,選擇地面或相對于地面靜止不動(dòng)的物體為參考系,當(dāng)選擇相對于地面運(yùn)動(dòng)的其他物體作為參考系時(shí),在分析中應(yīng)做相應(yīng)的說明。因?yàn)槲矬w做何種運(yùn)動(dòng),是相對于參考系而言的,物體是否運(yùn)動(dòng),要看物體相對于參考系的位置是否有改變。

【例1】

在平直行駛的汽車內(nèi),一個(gè)乘客以自己為參考系向外觀察,他看到的下述現(xiàn)象哪個(gè)肯定錯(cuò)了?()A．與車同向行駛的自行車向后運(yùn)動(dòng)B．公路兩旁的樹是靜止的C．有一輛汽車總在自己的車前面不動(dòng)D．路旁的房屋向后運(yùn)動(dòng)

1)物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí),用直線坐標(biāo)系(一維坐標(biāo)系)加以描述.即在給定的一條直線上,確定一個(gè)正方向,取一個(gè)定點(diǎn)為原點(diǎn),任取一定線段為單位長,這樣就在該直線上建立了直線坐標(biāo)系(又稱數(shù)軸)。

空間位置的描述:2)如果物體在平面上運(yùn)動(dòng),則要通過平面直角坐標(biāo)系(二維坐標(biāo))來描述其位置；而且,二維坐標(biāo)還可以物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置變化。

【例2】某運(yùn)動(dòng)物體在平面內(nèi),由點(diǎn)（3,1）出發(fā),沿直線運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（1,4）,然后又由該點(diǎn)（1,4）沿直線運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)（5,5）.試完成坐標(biāo)系的建立并畫出物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

xy0

,時(shí)間間隔△t就會越來越小，當(dāng)△t=0時(shí)，時(shí)間軸上的區(qū)間就變?yōu)橐粋€(gè)點(diǎn)，時(shí)間就變成時(shí)刻了。如下圖所示，為8：00，為8：05，是指兩個(gè)時(shí)刻，△t=

=5min是時(shí)間，從時(shí)間軸上可看清兩者的聯(lián)系:讓

逐漸趨近于－△t8：008：05時(shí)間與時(shí)刻的聯(lián)系:

時(shí)刻是指某一瞬間，在表示時(shí)間的數(shù)軸上，用點(diǎn)來表示，它展示的是運(yùn)動(dòng)的一個(gè)瞬間，好比一張照片；而時(shí)間是指兩個(gè)時(shí)刻之間的間隔。在表示時(shí)間的數(shù)軸上，它表示一段，用線段來表示，展示的是運(yùn)動(dòng)的一個(gè)過程，好比一段錄像。時(shí)間與時(shí)刻的區(qū)別:

關(guān)于時(shí)間與時(shí)刻:1）n秒末、n秒初是指時(shí)刻，第n秒內(nèi)是指1秒的時(shí)間。如第1秒末、第2秒初、第4秒末等都表示時(shí)刻，而且第1秒末和第2秒初是同一時(shí)刻。兩個(gè)時(shí)刻之間的線段表示時(shí)間間隔，即時(shí)間。第2秒末和第6秒末兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間間隔是4秒，即時(shí)間間隔=終止時(shí)刻－開始時(shí)刻。

2）時(shí)間的單位有時(shí)（h）、分（min）、秒（s）、飛秒（fs）、阿秒（as），國際單位用秒（s）來表示。注意換算公式1fs=s,1as=s。

3）計(jì)時(shí)器：生活中的手表、石英鐘、實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和秒表等。

4）一般的時(shí)間和時(shí)刻問題很容易區(qū)分，但有時(shí)還要與實(shí)際問題結(jié)合起來理解。有時(shí)所說的“時(shí)間”是指時(shí)刻，要引起注意，后面通過例題說明。

【例3】（1）我國運(yùn)動(dòng)員王軍霞在1996年第26

屆奧運(yùn)會上創(chuàng)造了女子5000米跑14分59.88秒的奧運(yùn)會記錄并獲得了冠軍，這個(gè)成績的數(shù)據(jù)是時(shí)間還是時(shí)刻？（2）火車站服務(wù)處出售的《旅客列車時(shí)刻表》為什么不叫做《旅客列車時(shí)間表》？

（3）火車站廣播道：“從北京駛往廣州的×××次列車將于11點(diǎn)20分到達(dá)本站1號站臺，停車12分，請旅客作好登車準(zhǔn)備。”這里的11點(diǎn)20分、12分鐘分別是指時(shí)間還是時(shí)刻？火車正點(diǎn)駛離本站的時(shí)刻是多少？（4）張強(qiáng)同學(xué)手里拿著的汽車票，上面寫著：發(fā)車時(shí)間：14時(shí)30分。這里的“時(shí)間”是時(shí)間還是時(shí)刻？