【物理】2023-2024学年鲁科版必修第一册 空间和时间 课件

第1节空间和时间物理观念(1)知道运动有多种形式，知道机械运动的含义。(2)知道参考系的概念，会选取恰当的参考系研究物体的运动。(3)知道物体在空间的位置可以用坐标系来描述。(4)知道时间和时刻的含义以及它们的区别。科学思维知道机械运动、参考系、空间位置和时间的概念是对自然现象的抽象描述。核心素养目标CONTENTS目录新知预览·抓必备素养浸润·提能力知能演练·重落实课时跟踪检测新知预览·抓必备高效学习夯基固本1知识点一机械运动1．机械运动(1)概念：一个物体相对其他物体的____随时间的变化，简称____。(2)特点：机械运动是______、______的运动形式。2．参考系(1)概念：用来描述物体运动的______。(2)特点：在描述物体的运动时，______被假定为静止。(3)对于同一运动，选择的参考系不同，描述运动的结果就不一定____。若参考系选择恰当，则可使研究的问题简化。3．静止的相对性：静止是____的，运动是____的，说某一个物体如何运动是____于假定静止的物体而言的。位置运动最基本最普遍参照物参考系相同相对绝对相对知识点二空间位置的描述1．建立坐标系的目的：在物理学中，用建立______来描述物体的位置。2．坐标系的三要素：原点、正方向、单位长度。3．坐标系的种类：为了定量地描述物体的位置，需要在参考系上建立适当的坐标系。(1)对于在一条直线上运动的物体，可以建立一个____直线坐标系来描述其位置；(2)对于在平面上运动的物体，可以建立一个________坐标系来描述其在平面内的位置；(3)当物体在空间运动时，需要建立一个三维直角坐标系来描述其在空间内的位置。坐标系一维二维平面知识点三时间的描述1．时刻：是指某一____，在表示时间的数轴上，时刻用__表示。2．时间：是指两个时刻的____，在表示时间的数轴上，时间用____表示。3．单位：时刻和时间单位相同，有__、分、时等，还有飞秒(fs)和阿秒(as)，1fs＝10－15s，1as＝10－18s。瞬时点间隔秒线段2021年9月20日15时10分，“长征七号”遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，将“天舟三号”货运飞船送至在轨运行的空间站组合体进行交会对接。如图所示的是火箭上升时的情景。(1)观察到火箭上升，是以火箭为参考系的。 ()(2)以“长征七号”遥四运载火箭为参考系，“天舟三号”货运飞船静止。 (

)(3)为了描述火箭进入轨道后的位置，必须用三维坐标系。 (

)(4)2021年9月20日15时10分指的是时间。 (

)×√√×素养浸润·提能力互动探究重难突破2列车长在行驶的列车上做例行检查，你认为应选取什么为参考系来描述列车长的运动情况较简单？能否以地面上的建筑物为参考系？提示：描述列车长在行驶的列车上的运动，以车厢为参考系时描述较为简单；如果以地面上的建筑物为参考系，不易对运动进行描述。标准性作为参考系的物体，不论原来的运动情况如何，都假定静止，被研究的物体都是以参考系为标准的任意性参考系的选取在原则上是任意的同一性比较不同物体的运动应选择同一参考系差异性对于同一物体，选择不同的参考系，结果可能不同1．参考系的四性2.参考系的选取原则(1)理论上：参考系的选择具有任意性。(2)实际问题中：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。①研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面静止的物体作为参考系。②研究某一系统中物体的运动时，常选系统为参考系。例如：a.研究列车员在列车上的运动情况时，选取列车为参考系；b.研究太空舱内物体的运动情况时，选取太空舱为参考系。【典例1】火车停靠在站台上，乘客往往会发现这样的现象：对面的火车缓缓启动了，等到站台出现，才知道对面的火车没有动，而是自己乘坐的火车开动了。前、后两次乘客选用的参考系是 (

)A.站台、对面的火车B.两次都是对面的火车C.两次都是站台D.自己坐的火车、站台解析车厢中的乘客看到对面的火车在运动，实际是以自己坐的火车为参考系，等到站台出现知道是自己乘坐的火车开动了，这是以站台为参考系，选项D正确。

D|规律方法|判断参考系的两种方法(1)静物法：在明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系。(2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与描述中的结果一致。若一致，该物体可能就是参考系。

1．(多选)关于参考系，下列说法正确的是 (

)A.参考系就是绝对不动的物体B.只有选好参考系以后，物体的运动性质才能确定C.同一物体的运动，相对于不同的参考系，观察的结果可能不同D.我们平常所说的楼房是静止的，是以地面为参考系解析：参考系是为了描述物体的运动，选来作为标准的物体，可以是运动的，也可以是静止的，故A错误；运动和静止是相对的，要描述物体的运动，必须选择参考系，故B正确；描述同一物体的运动时，若以不同物体作为参考系，观察的结果可能不同，C正确；参考系的选取，原则上是任意的，但在实际问题中，应以对运动的描述尽可能简单为原则，一般以地面为参考系，我们平常所说的楼房是静止的，就是以地面为参考系，D正确。BCD

2.如图所示，对于正在乘坐索道缆车观光的某游客，

下列说法正确的是

(

)A.以自己为参考系，看到自己所乘坐的缆车向对面运动B.以对面的山为参考系，自己是静止不动的C.以自己为参考系，看到同一缆车里的人向对面的山不断靠近D.以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后远离解析：乘坐索道缆车观光的游客，以自己为参考系，缆车相对于游客静止不动，选项A错误；以对面的山为参考系，自己向山运动，选项B错误；以自己为参考系，看到同一缆车里的人静止不动，选项C错误；以所乘坐的缆车为参考系，看到两边的青山绿树向身后远离，选项D正确。D

如图所示，一辆汽车在东西方向的平直公路上行驶，要研究汽车在某个时刻所处的位置和某段时间内的位置变化，我们应该怎样建立坐标系？提示：以某一路口为坐标原点，以向东方向为x轴正方向，建立一个直线坐标系，就可以准确地确定汽车的位置及位置变化了。1．一维坐标系(直线坐标系)：描述物体在一条直线上的运动(如甲壳虫在直藤条上爬行)，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。2．二维坐标系(平面直角坐标系)：描述物体在一平面内的运动(如湖面上小船的运动)，即物体做二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。【典例2】一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动5m至B点。(1)建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；解析

坐标系如图所示，线OAB为运动轨迹。答案

见解析(2)依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。1．(多选)关于坐标系，下列说法正确的是 (

)A.建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化B.坐标系都是建立在参考系上的C.坐标系的建立与参考系无关D.物体在平面内做曲线运动，用平面直角坐标系就能确定其位置解析：坐标系是建立在参考系上的，是用来定量描述物体的位置及位置变化的，A、B正确，C错误；描述平面内曲线运动时建立平面直角坐标系就能满足需要，D正确。ABD

2.(多选)如图所示的是为了定量描述物体的位置变化作出的坐标轴(x轴)，在画该坐标轴时规定原点在一平直公路上某路标所在处。公路为南北走向，规定向北为正方向。坐标轴上有两点A和B，A的位置坐标为xA＝5m，B的位置坐标为xB＝－3m，下列说法正确的是 (

)A.A点位于该路标南5m处B.A点位于该路标北5m处C.B点位于该路标南3m处D.B点位于该路标北3m处解析：原点为路标，向北为正方向，A点坐标为正值，则A点位于该路标北5m处，B点坐标为负值，则B点位于该路标南3m处，故选项B、C正确，A、D错误。BC

2．用时间轴表示时间和时刻(1)第1s内、第2s内、第3s内、……、第ns内指的都是时间，都为1s。(2)最初2s内、最后3s内、……、最初ns内都是指时间，在数值上对应所述值。(3)第1s末(第2s初)、第2s末(第3s初)、……、第ns末，都是指时刻。如图所示，第3s末和第8s初都是时刻，第5s末和第6s初是同一时刻(在时间轴上是同一点)。第2s初到第3s末的时间为2s。【典例3】下列说法正确的是 (

)A.时刻表示时间较短，时间表示时间较长B.作息时间表上的数字表示时间C.第ns内就是(n－1)s末到ns末这一秒时间(n为任意正整数)D.1min内有60个时刻解析时刻没有长短之分，表示某个瞬间，时间表示两个时刻的间隔，选项A错误；作息时间表上的数字表示的是时刻，选项B错误；第ns是指第n个1s的时间，其大小等于1s，确切含义是指(n－1)s末到ns末这一秒时间，故选项C正确；1min内有无穷多个时刻，但有60个1s的时间间隔，选项D错误。C|规律方法|由语境区分“时间”“时刻”的技巧(1)明确研究对象：时刻是一个状态量，时间是一个过程量。(2)明确语境：日常生活中“时间”有时指的是时刻，如“什么时间发生的地震”“什么时间开始上班”都是指时刻。

1．在如图所示的时间轴上标出的是下列哪些时间或时刻 (

)

A.第4s初 B．第6s末C.第3s D．前3s解析：时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点。从题图中时间轴来看表示的是从0到3s的一段时间，即前3s，所以选项D正确，A、B、C错误。D

2．以下各种关于时间和时刻的说法正确的是 (

)A.列车员说“火车8点42分到站”指的是时间B.“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的都是时间C.“第1秒末”“最后1秒”指的都是时刻D.轮船船务员说本班轮船离港时间为17点25分指的是时间解析：“火车8点42分到站”指的是一个时间点，是时刻，故A错误；“前3秒”“最后3秒”“第3秒”指的是时间的长度，都是时间，故B正确；“第1秒末”指的是时刻，“最后1秒”指的是时间，故C错误；17点25分指的是一个时间点，是时刻，故D错误。B

知能演练·重落实内化知识巩固技能31．以下划线上的数字指时间的是

(

)A.午休从12：30开始B.中央电视台《新闻联播》栏目每晚7：00准时与您见面C.某中学的作息表上写着，第四节：

10：30～11：10D.某运动员的跨栏纪录为12.91s解析：午休从12：30开始，12：30是时刻；中央电视台《新闻联播》栏目每晚7：00准时与您见面，7：00是开始的时刻；某中学的作息表上写着，第四节：10：30～11：10，10：30和11：10是上课和下课的时间，指的是时刻；某运动员的跨栏纪录为12.91s，是跑完全程的时间。故A、B、C错误，D正确。D

2.某超市中，两层楼间有一架斜面式自动扶梯(无阶梯)，如图所示，小张带着孩子乘匀速上升的自动扶梯上楼。孩子在电梯上向上跑，小张没有“动”而是随着电梯上楼。则下列判断正确的是 (

)A.以扶梯为参考系，小张是运动的B.以扶梯为参考系，孩子是静止的C.以地面为参考系，小张是静止的D.以地面为参考系，孩子是运动的解析：以扶梯为参考系，小张是静止的，选项A错误；以扶梯为参考系，孩子是运动的，选项B错误；以地面为参考系，小张是运动的，选项C错误；以地面为参考系，孩子是运动的，选项D正确。D

3．在国庆盛典上，游行的队伍和彩车依次从天安门前经过，以北京长安街为坐标轴x，向西为正方向，天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O，建立一维坐标系，一辆彩车最初在原点以东3km处，几分钟后行驶到原点以西

2km处。这辆彩车的最初位置x1和最终位置x2分别是 (

)A.x1＝3km，x2＝2km B.x1＝－3km，x2＝2kmC.x1＝3km，x2＝－2km D.x1＝－3km，x2＝－2km解析：坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负。彩车最初在原点以东且距原点3km，所以最初位置是x1＝－3km，同理，最终位置是x2＝2km，B正确。B

4.将近1000年前，宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日

出游时曾经作了一首诗：飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。

卧看满天云不动，不知云与我俱东(如图)。诗人艺术性地表达

了他对运动相对性的理解。诗中描述了什么物体的运动？

它们分别是以什么物体为参考系的？你对诗人关于“榆堤”

“云”“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？解析：诗中描述了“花”“榆堤”“云”的运动，均是以诗人自己或船为参考系。把自己当作参考系，那么自己就是相对静止的，“榆堤”相对自己而言便是向后运动的，而“云”因为跟自己的运动速度方向、大小一致，所以云与自己相对静止。若以地面为参考系，“榆堤”相对地面而言便是静止的，“云”和“我”向东运动。答案：见解析课时跟踪检测41．下列哪些现象不是机械运动 (

)A.月亮绕着地球转B.鱼在水中游C.水蒸发的过程D.“天宫二号”空间实验室绕着地球运转解析：水蒸发的过程是物态的转化过程，不是机械运动；选项A、B、D属于机械运动。C

2．关于时间和时刻，下列说法不正确的是 (

)A.物体在5s时指的是物体在5s末这一时刻B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间C.物体在第7s内指的是物体在6s末到7s末这1s的时间D.第4s末就是第5s初，指的是时刻解析：物体在5s时指的是物体在5s末这一时刻，选项A正确；物体在5s内指的是物体从开始到5s末这5s的时间，选项B错误；物体在第7s内指的是物体在6s末到7s末这1s的时间，选项C正确；第4s末就是第5s初，指的是时刻，选项D正确。3．仔细观察如图所示的时间轴，下列说法正确的是 (

)A.第3s初是指时间轴上的D点B.第5s内是指时间轴上FG段C.前4s内是指时间轴上AE段D.第2s内是指时间轴上的C点解析：第3s初是指第3s内的起点，为时间轴上的C点，故A错误；第5s内是指第5个1s的时间，为时间轴上EF段，故B错误；前4s内是指从开始到4s末的时间，为时间轴上的AE段，故C正确；第2s内是指时间轴上的BC段，故D错误。C

4．时间轴如图所示，下列关于时刻和时间的说法中正确的是 (

)A.t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为

2s内B.t2～t3表示时间，称为第3s内C.t0～t2表示时间，称为最初2s内或第2s内D.tn－1～tn表示时间，称为第(n－1)s内解析：时刻和时间分别对应时间轴上的一个点和一个线段。tn是时刻，可表述为第ns末或第(n＋1)s初；ns内不等于第ns内，ns内是指0～ns末共ns的时间，第ns内是指(n－1)s末至ns末共1s的时间。故A、C、D错误，B正确。

B

5．如图所示的为A、B、C三列火车在一个车站的情境，A车上的乘客看到B车向东运动，B车上的乘客看到C车和站台都向东运动，C车上的乘客看到A车向西运动。关于站台上的人看A、B、C三列火车的运动情况，正确的是

(

)A.A车一定向西运动 B．B车一定向东运动C.C车一定是静止的 D．C车一定向西运动解析：B车上的乘客看到C车和站台都向东运动，说明B车一定向西运动；A车上的乘客看到B车向东运动，说明A车也是向西运动的，且车速比B车快；C车上的乘客看到A车向西运动，说明C车的运动状态可能是：①静止；②向东行驶；③向西行驶，但速度比B车慢，综合可知A正确。6.(多选)“嫦娥五号”探月卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调整后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。简化后的路线示意图如图所示。下列说法正确的是

(

)A.图中卫星绕地球运动的轨道是以地球为参考系的B.图中卫星绕月球运动的轨道是以地球为参考系的C.图中卫星绕月球运动的轨道是以月球为参考系的D.图中卫星运动的轨道均是以太阳为参考系的解析：地球绕太阳运动，而月球又围绕地球运动，但从图中可以看出“嫦娥五号”卫星绕地球运动的轨道中，地球的位置没有发生变化，这是以地球为参考系的；同理，卫星绕月球运动的轨道中，月球的位置也没有发生变化，这是以月球为参考系的。正确选项为A、C。7.(多选)如图所示，有甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看到高楼在向下运动；乙中乘客看到甲在向下运动；丙中乘客看到甲、乙都在向上运动。甲、乙、丙相对于地面的运动情况可能是