运动、空间和时间

1、第2章 运动的描述 第第1节节 运动、空间和时间运动、空间和时间 在一辆匀速行驶的汽车上, 有乘客甲和乘客乙,乘客甲看到 乘客乙是静止的,而站在汽车外 面的路人丙却看到乘客乙是运 动的.为什么不同的人对同一个 人某一时刻的运动情况会看到 不同的现象呢?他们到底谁对谁 错呢? 内容要点：内容要点： （1）机械运动）机械运动 一、一、 机械运动机械运动 （2）参考系）参考系 二、空间位置的描述二、空间位置的描述 三、时间的描述三、时间的描述 机械运动 机械运动是指一个物体相对于其他物体的位 置变化，简称运动，是物质运动的一种基本形式。 宇宙中的一切物体，小到原子内部的质子， 中子，电子，大到遥远的

2、恒星，都在不停的运动 着。 运动是绝对的，绝对静止的物体是不存在的。 运动的绝对性与相对性 虽然运动是绝对的，但是，运动的描述却 具有相对性。例如，你和同伴并排坐在行 使的列车上，铁路旁的人认为你是和火车 一起运动的，但是，你的同伴认为你是静 止在车上的。 可见，不同处境的人观察到的物体的运动 是不同的，这便是运动的相对性。 参考系 人们必须确定一个参照物来描述物体的运动， 这种用来描述物体运动的参照物称为参考系。 同一个运动，选择不同的参考系描述的结果也 不相同。 例如，电梯里的人随着电梯向上运动，电梯里的人 观察电梯是静止的，电梯外的人观察电梯是运动的。 一、研究物体的运动必先选择一、研究

3、物体的运动必先选择 参考系参考系,而且被选作参考系的物而且被选作参考系的物 体体,不管它本身的运动情况如何不管它本身的运动情况如何, 我们都假定它是不动的。我们都假定它是不动的。 参考系的特点参考系的特点: 二、参考系的选取是任意的二、参考系的选取是任意的,但但 在实际问题中在实际问题中, 以研究问题方便以研究问题方便 为原则。如研究地面上的物体的为原则。如研究地面上的物体的 运动运动,我们一般选择地面为参考系。我们一般选择地面为参考系。 三、在描述同一运动时三、在描述同一运动时,选择不选择不 同的参考系同的参考系,观察的结果可能是不观察的结果可能是不 同的。对于坐在行驶的汽车上的同的。对于坐

4、在行驶的汽车上的 人人,若以汽车为参考系若以汽车为参考系,他是静止的；他是静止的； 若以地面为参考系若以地面为参考系,他是运动的。他是运动的。 a) 原则上原则上,参考系的选取是任意参考系的选取是任意 的的,若参考系不同若参考系不同,对同一个物体运动对同一个物体运动 形式的描述也就可能不同。在实际形式的描述也就可能不同。在实际 选取参考系时选取参考系时,应考虑到使运动的描应考虑到使运动的描 述尽可能简单。如研究地面上的物述尽可能简单。如研究地面上的物 体的运动时体的运动时,常选地面为参考系常选地面为参考系。 参考系的选取参考系的选取: b) 一般情况下一般情况下,选择地面或相对于地选择地面或相

5、对于地 面静止不动的物体为参考系面静止不动的物体为参考系,当选择当选择 相对于地面运动的其他物体作为参相对于地面运动的其他物体作为参 考系时考系时,在分析中应做相应的说明。在分析中应做相应的说明。 因为物体做何种运动因为物体做何种运动,是相对于参考是相对于参考 系而言的系而言的,物体是否运动物体是否运动,要看物体相要看物体相 对于参考系的位置是否有改变。对于参考系的位置是否有改变。 “小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。” 这两句诗描述的运动的参考系分别是这两句诗描述的运动的参考系分别是 ( ) A.竹排，流水竹排，流水 B.流水，青山流水，青山 C.青山，河岸青山

6、，河岸 D.河岸，竹排河岸，竹排 D 运动、空间和时间运动、空间和时间 参考系参考系 第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员 正在正在2 000米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像 有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就 伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身 冷汗来。他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一冷汗来。他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一 颗子弹。请根据上述信息讨论回答以下问题，并注意

7、颗子弹。请根据上述信息讨论回答以下问题，并注意 体会参考系的选取与运动的相对性。体会参考系的选取与运动的相对性。 (1)子弹飞得那么快子弹飞得那么快(一般为几百米每秒一般为几百米每秒)，为什么没，为什么没 有把他的手打穿？体会一下，同一物体相对于不同的有把他的手打穿？体会一下，同一物体相对于不同的 参考系运动状态相同吗？参考系运动状态相同吗？ (2)受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中 进行空中加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空进行空中加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空 和正在绕地球运动的空间站实行空中对接。实现和正在绕地球运动的空间站实

8、行空中对接。实现“空空 中加油中加油”和和“空中对接空中对接”应满足的基本条件是什么应满足的基本条件是什么? 空间位置的描述 在物理学上，为了定量的描述物体的位置 及位置的变化，需要在参考系上建立适当 的坐标系。 如果物体在一维直线上运动，只需建立直 线坐标系，以质点的运动轨迹为坐标轴， 质点的运动方向为坐标轴正方向，选取质 点经过坐标轴原点的位置为时间的起点， 就能准确描述物体的位置。 空间位置的描述 例如，汽车目前在市中心东面5km处，我们 可以建立一个一维坐标系，如图，选定坐 标轴的原点在市中心，由西向东为坐标的 正方向，汽车的位置可记为 x=5km O 市中心 5x/km 空间位置的描

9、述 如果物体在平面上运动，就需要建立平 面直角坐标系来描叙物体的位置。 例如当要描述汽车在市中心东门5km,北 门5km处时，我们可以建立平面直角坐标系 如图，以市中心为坐标原点，沿东西方向 为x轴，向东为正，以南北方向为y轴，向 北为正，则汽车的位置可记为 x=5km,y=5km. . O 5 X/KM 5 Y/KM 空间位置的描述 当物体在三维空间运动，则要建立三维空 间坐标系，这里就不详述。 李小华所在学校的校门口是朝南的，他进李小华所在学校的校门口是朝南的，他进 入校门后一直向前走入校门后一直向前走 120 m,再向东走再向东走40 m 就到了他所在的教室，请你画出教室的位就到了他所在

10、的教室，请你画出教室的位 置（以校门口为坐标原点）。置（以校门口为坐标原点）。 【答案】建立直角坐标系，建立直角坐标系，x轴正方向表示轴正方向表示 东，东，y轴正方向表示北，则教室位置如图所轴正方向表示北，则教室位置如图所 示。示。 时间的描述 要描述物体的运动，仅有空间位置的描述是不够 的，还要有时间的描述。需要用到时间和时刻两 个概念。时刻指某一瞬间，时间表示两个时刻间 的间隔。 例如，请大家指出下面哪些是时间，哪些是时刻？ 6：40 早饭 7：257：45 早自习 7：458：30 第一节 8：409：25 第二节 9：259：55 课间操 再比如：“今晚6点30分开始转播乒乓球联赛，本

11、 节目大约持续1小时30分钟。” 运动、空间和时间运动、空间和时间 时间时间 时间的描述 若有t1,t2两个时刻，那么这段时间间隔可表 示为t=t2-t1。在表示时间的数轴上，时刻时间的数轴上，时刻 用用点点表示，表示，时间用时间用线段线段表示。表示。 请大家在时间轴上画出：第三秒，前三秒，请大家在时间轴上画出：第三秒，前三秒， 第二秒末，第三秒初第二秒末，第三秒初 关于时间与时刻关于时间与时刻: 1）n秒末、n秒初是指时刻，第n秒 内是指1秒的时间。如第1秒末、第2 秒初、第4秒末等都表示时刻，而且 第1秒末和第2秒初是同一时刻。两个 时刻之间的线段表示时间间 隔，即时 间。第2秒末和第6秒

12、末两个时刻之间 的时间间隔是4秒，即时间间隔=终止 时刻开始时刻。 2）时间的单位有时（h）、分 （min）、秒（s）、飞秒（fs）、 阿秒（as），国际单位用秒（s） 来表示。注意换算公式1fs= s, 1as= s。 15 10 18 10 15 10 随堂练习 1.关于参考系的选取，下列说法正确的是 （ ） A.参考系必须选取静止不动的物体 B.参考系必须是和地面联在一起的 C.在空中运动的物体不能作为参考系 D.任何物体都可以作为参考系 D 随堂练习随堂练习 t/s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 2.如图所示，在时间轴上表示出下面的时间和 时刻。 （1）第1s，（2）第1s初，（3