第1節(jié)運動、空間和時間

1．認識機械運動、參考系和坐標系的概念．2．理解時間和時刻的區(qū)別．3．會用坐標系定量地描述物體的位置及位置變化．位置

變化

正方向

間隔

時刻

時間

一、參考系1．定義要描述某一個物體的位置及其隨時間的變化，首先要選定某個其他物體作為參考，假定這個“其他物體”不動，觀察研究對象相對于這個“其他物體”的位置是否隨時間變化，這個被用來作參考的物體，叫做參考系．2．參考系的意義(1)有了參考系，才能確定物體的位置．(2)選定了參考系后，才能知道所研究物體的運動．試設(shè)想，在茫茫的大海里，水天一色，如果沒有太陽或星辰作參考，水手根本無法確定自己船艦的位置和航向．3．參考系的選取原則(1)選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對象和研究對象所在的系統(tǒng)來決定．例如研究火車上物體的運動情況，一般選取火車作為參考系；研究地面上物體的運動時，常選取地面或相對地面靜止的物體作為參考系．選擇地面為參考系時，參考系?？梢月匀ゲ惶?，如“汽車運動了”，就不必說成“汽車相對地面運動了”．(2)參考系的選取可以是任意的．在實際問題中，參考系的選取以研究問題方便、對運動的描述盡可能簡單為基本原則．4．參考系對運動的影響對于同一個物體的運動，如果選取不同的物體作參考系，所得到的結(jié)果可能不同．例如有一輛載有乘客的客車，在京福高速公路上由北向南行駛，若以客車為參考系，乘客是靜止的；若以路邊的樹木為參考系，乘客向南運動；若以也向南行駛但比客車運動的快的另外一輛轎車為參考系時，客車及乘客又是向北運動的．二、坐標系1．建立坐標系的物理意義為了定量地描述物體的位置及位置變化，需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼担绲乩砩嫌镁暥群徒?jīng)度來確定某個地點．在軍事、大地測量等領(lǐng)域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)來確定方位．2．坐標系的種類(1)直線坐標系：如果物體在一維空間運動，即沿一直線運動，只需建立直線坐標系．如圖2－1－1(A)所示，其中M點坐標為x＝2m.(2)平面坐標系：如果物體在二維空間運動，即在同一平面上運動，就需要建立平面直角坐標系；如圖2－1－1(B)所示，其中N點坐標為(3m,4m)．(3)三維坐標系：當物體在三維空間運動時，則需要建立三維直角坐標系來描述．如圖2－1－1(C)所示P點位置坐標為(2m，3m，0)．特別提醒讀取坐標系中物體的位置坐標時要注意單位和正負．三、時間和時刻【典例1】

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，便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．子彈相對于飛行員是靜止的C．子彈已經(jīng)飛得沒有勁了，快要落在地上了D．飛行員的手有勁思路分析

解答本題的關(guān)鍵點是要理解運動的相對性，子彈相對于地面是運動的，但由于子彈與飛行員運動的快慢相同，方向相同，兩者是相對靜止的．解析當飛行員的飛行速度與子彈飛行的速度相同時，子彈相對于飛行員是靜止的，因此飛行員去抓子彈，就像我們?nèi)ツ梅旁谧郎系?/p>

答案B借題發(fā)揮當兩個物體運動的快慢相同，運動的方向也相同時，如果我們選擇其中一個物體為參考系去觀察另一個物體，則另一個物體是靜止的．也就是說，運動和靜止都是相對參考系而言的．【變式1】

關(guān)于參考系，下列說法中正確的是(

)．A．參考系必須是靜止不動的物體B．參考系必須是正在做勻速直線運動的物體C．參考系必須是固定在地面上的物體D．研究物體的運動，可選擇不同的參考系，但選擇不同的參考系對于研究同一物體的運動而言，有時會出現(xiàn)不同的結(jié)果答案D解析物體在x軸上行駛，沒有說明運動的方向，物體距離A村最近時的位置坐標為(2,0)，即x1為2km；汽車行駛到離B村5km時，可能在B村的左邊，也可能在B村的右邊，所以汽車的位置坐標有兩種情況．根據(jù)勾股定理可求得x2

為4km或10km.答案2km

4km或10km借題發(fā)揮正確建立坐標系是正確描述物體位置的前提；選擇的坐標原點不同，各點的坐標也不同；坐標的正負表示物體在原點的哪一側(cè)．解析(1)坐標軸的正方向向東，則位置在原點以東為正，在原點以西為負，汽車最初在原點以西且距原點3km，所以最初位置是－3km，同理最終位置是2km，故B正確．(2)坐標原點西移5km后，最初位置在原點的東方，距原點2km.最終位置還在原點以東，距離變?yōu)?km，故C正確．答案(1)B

(2)C【典例3】

以下說法中，表示時刻的是(

)．A．中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會持續(xù)4小時30分鐘B．在第十一屆全運會上，上海隊以3分35秒81的成績獲得4×100米自由泳接力賽的冠軍C．上海世博會于2010年5月1日開幕D．劉翔在全運會上實現(xiàn)了110米欄三連冠，2009年10月25日完成比賽記錄值是13秒34思路分析

解答本題的關(guān)鍵點是要區(qū)分清楚時間與時刻．時間是指某一過程用時的長短，而時刻是指一個時間點，是某一瞬間．解析

中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會用時4小時30分鐘指時間，選項A錯；上海隊以3分35秒81的成績獲得4×100米自由泳接力賽的冠軍，3分35秒81是比賽全過程所用的時間，是時間間隔，選項B錯；上海世博會將于2010年5月1日開幕，2010年5月1日是世博會開始的時刻，選項C對；劉翔在全運會上的比賽記錄值是13秒34,13秒34是劉翔完成比賽所用的時間，是時間間隔，選項D錯．答案

C借題發(fā)揮時間是指兩個時刻之間的時間間隔，是某一變化過程所經(jīng)歷的時間長短，時刻是指某一瞬時．在表示時間的數(shù)軸上，時刻用點表示，時間用線段表示．從典例3中我們可以體會到時間與時刻的明顯區(qū)別．【變式3】

以下的計時數(shù)據(jù)指時間的是(

)．A．從北京開往廣州的火車預(yù)計10時到站B．1997年7月1日零時中國對香港恢復(fù)行使主權(quán)C．某人百米跑的成績是13sD．某場足球賽開賽15min時甲隊攻入一球答案C解析正確分析“乙車內(nèi)一同學(xué)看見路旁的樹木向西移動”是解決本題的關(guān)鍵．樹木相對地面本是靜止的，由此判斷乙車(相對地面)一定是向東運動．“甲車內(nèi)一同學(xué)看見乙車沒有運動”則說明甲、乙兩車相對靜止，速度一定是相同的．答案D2．甲、乙、丙各乘一個熱氣球，甲看到樓房在向下運動，乙看甲在向下運動，丙看甲、乙都在向上運動．那么，從地面上看，甲、乙、丙的運動情況不可能的是(

)．A．甲向上、乙向下、丙靜止B．甲向上、乙向上、丙靜止C．甲向上、乙向上、丙向下D．甲向上、乙向上、丙也向上，但丙比甲、乙都慢解析熱氣球中的人看到其他物體的運動情況時，是以自己所乘的熱氣球為參考系的．甲看到樓房向下運動，說明甲相對于地面一定在向上運動．同理，乙相對甲在向上運動，說明乙相對地面也是向上運動，且運動得比甲更快．丙無論是靜止，還是在向下運動，或者是以比甲、乙都慢的速度在向上運動，丙都會覺得甲、乙在向上運動．答案A答案B6．一列火車從上海開往北京，下列敘述中，________指的是時刻，________指的是時間．(

)．①6時10分，列車從上海站出發(fā)②