2024-2025学年高一物理必修第一册（配鲁科版）第1章 第1节 空间和时间

第1章第1节空间和时间学习目标思维导图1.理解参考系的概念,能科学地描述运动的相对性,形成运动观念。(物理观念)2.掌握描述运动的方法,学会用坐标系确定物体位置。(科学思维)3.知道时刻与时间的区别和联系,能够识别具体情境下的时刻与时间,能用时间数轴科学地表示时刻和时间。(物理观念)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、机械运动1.机械运动:一个物体相对于其他物体的

随时间的变化。

2.参考系:(1)概念。动与静是

的,人们必须确定一个

来描述物体的运动,这种

称为参考系。(2)对于同一个运动,选择的参考系不同,描述运动的结果就

相同。

位置

相对参照物参照物不一定二、空间位置的描述1.坐标系: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。2.种类:(1)一维直线坐标系。物体做直线运动时,通常选取这条直线为x轴,确定坐标原点,规定坐标轴的正方向和单位,物体的位置就可以用坐标来描述。(2)平面直角坐标系。描述平面上物体的位置时,通常建立平面直角坐标系。三、时间的描述1.时刻:指某一瞬时,通常用t表示。如上午8时上课、8时45分下课,这里的“8时”“8时45分”是指时刻。2.时间:两个时刻的间隔,通常用t表示。如一节课45min,指时间。3.时间数轴:表示时刻和时间的数轴。在表示时间的数轴上,时刻用_____

表示,时间用

表示。

点线段易错辨析判一判(1)参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。(

)(2)两位同学描述同一物体的运动时可能得到不同的结果。(

)(3)建立一维直线坐标系时,需要选原点、规定坐标轴的正方向和单位。(

)(4)时刻就是时间,两者没有本质区别。(

)(5)在时间数轴上,时刻用线段表示,时间用点表示。(

)×解析

参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系。

√√×解析

时刻与时间既有联系,又有区别,两个时刻之间的间隔为时间。

×解析

在时间数轴上,时刻用点表示,时间用线段表示。

合格考试练一练(1)唐代著名诗人李白在《望天门山》中写道:“天门中断楚江开,碧水东流至此回。两岸青山相对出,孤帆一片日边来。”从物理学的角度看,以下关于参考系的说法正确的是(

)A.“碧水东流至此回”是以孤帆为参考系的B.“两岸青山相对出”是以孤帆为参考系的C.“孤帆一片日边来”是以长江水为参考系的D.“孤帆”是运动的,不能作为参考系B解析

“碧水东流至此回”描述的是江水的运动,是以地面为参考系的,故A错误;“两岸青山相对出”描述的是青山的运动,青山和孤帆的相对位置发生了变化,是以孤帆为参考系的,故B正确;“孤帆一片日边来”描述的是孤帆的运动,孤帆相对青山或江岸是运动的,所以是以青山或江岸为参考系的,故C错误;任何物体都可以作为参考系,只不过选择不同的参考系,得到的运动状态不一定一样,故D错误。(2)(多选)关于时间和时刻,下列说法正确的是(

)A.5

s时指的是第5

s末,是时刻B.第4

s末就是第5

s初,指的是时刻C.5

s内指的是从第4

s末到第5

s末这1

s的时间D.第5

s内指的是从第1

s初到第5

s末这5

s的时间AB解析

5

s时指的是第5

s末,指的是时刻,故A正确;第4

s末就是第5

s初,指的是时刻,故B正确;5

s内指的是从零时刻到第5

s末这5

s的时间,故C错误;第5

s内指的是从第4

s末到第5

s末这1

s的时间,故D错误。重难探究·能力素养全提升探究一对参考系的理解情境探究下雨天,在同一地点、同一时刻,站台上静止的人看到雨滴竖直下落,而坐在匀速行驶的列车里的乘客看到的雨滴却是斜向列车后方的(如图所示)。发生这种现象的原因是什么?请谈谈你的看法。

提示

这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时,看到的雨滴是竖直下落的;以匀速行驶的列车为参考系时,看到的雨滴是斜向列车后方运动的。知识归纳应用体验【例题1】下列诗句中加下划线部分描绘的运动情境,可能选取山为参考系的是(

)A.人从桥上过,桥流水不流B.小小竹排江中游,巍巍青山两岸走C.满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎D.两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山D解析

“桥流”选择的参考系是水,故A错误;“巍巍青山两岸走”选择的参考系是竹排,故B错误;“看山恰似走来迎”选择的参考系是自己或者船,故C错误;“轻舟已过万重山”,舟的运动是相对于山来说的,选择的参考系是山,故D正确。规律方法

假设法判断参考系假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述与给定的描述中的结果是否一致,若一致,假设的物体就是参考系。针对训练1“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨运行时的情境如图所示,则(

)A.选地球为参考系,“天和”核心舱是静止的B.选地球为参考系,“神舟十五号”飞船是静止的C.选“天和”核心舱为参考系,“神舟十五号”飞船是静止的D.选“神舟十五号”飞船为参考系,“天和”核心舱是运动的C解析

“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,在轨绕地球做圆周运动,选地球为参考系,二者都是运动的,A、B错误;“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后,二者相对静止,C正确,D错误。探究二做直线运动的物体的位置情境探究如图所示,一辆汽车在笔直的公路上从超市出发,向东行驶了300

m到达电影院,继续行驶了150

m到达度假村,又向西行驶了950

m到达博物馆,最后回到超市。(1)若问汽车开到哪里了,我们应怎样回答?提示

选取参考系进行描述。如汽车在超市的东边,离超市300

m;汽车在超市的西边,离超市500

m等。(2)怎样描述汽车的位置?提示

以超市所在的位置为原点,以向东的方向为正方向,用1个单位长度表示100

m,建立一维直线坐标系,如图所示,则汽车的位置用坐标表示。知识归纳1.坐标系的分类及建立方法

分类建立方法图例一维直线坐标系在给定的一条直线上,确定一个正方向,取一个定点为原点,任取一定线段为单位长度,这样就在该直线上建立了一维直线坐标系平面直角坐标系通常用一对实数表示平面内的点(物体所在的位置),在平面内画两条相互垂直的数轴(x轴与y轴)即可组成平面直角坐标系分类建立方法图例三维空间坐标系(立体坐标系)对于一个在三维空间运动的物体,需建立三维坐标系来表示物体的位置,在空间用三条相互垂直的数轴(x轴、y轴及z轴)即可组成三维空间坐标系2.注意:建立坐标系时,必须标上原点、正方向和单位。3.一维直线坐标系的特点研究直线运动时可以建立一维直线坐标系。物体的位置用坐标表示,坐标的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上;坐标的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离。应用体验C【例题2】

某学校操场上国旗平台离地面的高度是0.5m,将坐标系原点定在平台上,取旗杆所在直线向下的方向为坐标轴正方向,旗杆上固定国旗的A、B两点离地面高度分别为10.5m和9.0m,那么A、B两点的坐标分别为(

)A.-10.5m,-9.0m B.11m,9.5mC.-10m,-8.5m D.10m,8.5m解析

由题意可知,旗杆上固定国旗的A、B两点在平台上方,离平台高度分别为10

m和8.5

m,又以向下的方向为坐标轴的正方向,可知A、B两点的坐标分别为-10

m,-8.5

m。故C正确。规律方法

物体的位置坐标大小、正负与坐标原点、正方向的选取有关,但物体的实际位置与坐标原点、正方向的选取无关。针对训练2某人从A点出发,先向正东走了15m到达B点,然后向正北又走了15m到达C点,如果以正东方向和正北方向建立平面直角坐标系,如图所示,则最后到达的位置C(图中未画出)的坐标为(

)A.(3,2) B.(4,2)C.(3,3) D.(2,3)C解析

某人从A点出发,先向正东走了15

m到达B点,然后向正北又走了15

m到达C点,则最后到达的位置C的坐标为(3,3)。故选C。探究三时间与时刻的区别和联系情境探究李爷爷起床后外出晨练,在公园遇到张爷爷,“您这么早!练多长时间了?”“15分钟左右吧,现在是什么时间?”“大约6点。”(1)对话中两个“时间”的含义相同吗?有什么区别?(2)利用数学上的数轴怎样表示时间和时刻?提示

不相同。第一个是时间,表示一段时间间隔,第二个是时刻,表示某一瞬间。提示

用数轴的正半轴表示,单位为秒,数轴上的点表示时刻,线段表示时间,如图所示。知识归纳时间和时刻的比较

比较项时间时刻区别物理意义时间是事物运动、发展、变化所经历的过程长短的量度,指某两个时刻之间的间隔时刻是事物运动、发展、变化所经历的各个状态先后顺序的标志,指某一瞬间时间数轴上的表示方法一段线段一个点表述方法“3s内”“前3s内”“后3s内”“第2s内”“第1s末到第3s末”等均指时间“3s末”“第3s末”“第4s初”“8:30”等均指时刻比较项时间时刻联系两个时刻的间隔即为一段时间,时间是一系列连续时刻的积累过程,时间能展示运动的一个过程,好比是一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比是一张照片名师点睛

(1)生活中一般用各种钟表来计时,在实验室中常用停表、打点计时器计时。(2)关键字词的使用,如“初”“末”“时”一般表示时刻;如“内”“用时”“经过”“历时”一般表示时间。应用体验【例题3】

(多选)在如图所示的时间数轴中,下列关于时刻和时间的说法正确的是(

)A.t2表示时刻,称为第2s末或第3s初B.t2~t3表示时间,称为第3s内C.t0~t2表示时间,称为前2s或第2s内D.tn-1~tn表示时间,称为第(n-1)s内AB解析

t2表示时间数轴上的一个点,所以表示时刻,称为第2

s末或第3

s初,A正确;t2~t3表示时间数轴上的一段线段,所以为时间,称为第3

s内,B正确;t0~t2表示时间数轴上的一段线段,所以为时间,称为前2

s内,第2

s内为t1~t2,C错误;tn-1~tn表示时间,称为第n

s内,D错误。规律方法

时刻与时间的两种判断方法(1)根据上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会和判断。时刻对应的是事件或运动的某一状态,时间对应的是事件或运动的过程。(2)利用时间数轴判断:画出时间数轴,把所给的时刻和时间表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间。A针对训练3(2024上海高一期末)如图所示,2023年10月26日11时14分,神舟十七号载人飞船成功发射,约10min后,飞船进入预定轨道,17时46分,成功对接于空间站天和核心舱前向端口,整个过程历时约6.5h。下列说法正确的是(

)A.“11时14分”是时刻B.“10min”是时刻C.“17时46分”是时间间隔D.“6.5h”是时刻解析

“11时14分”是时刻,故A正确;“10

min”是时间间隔,故B错误;“17时46分”是时刻,故C错误;“6.5

h”是时间间隔,故D错误。学以致用·随堂检测全达标1231.为增强学生的体质,某校高一和高二学生组织了一场足球比赛,下列关于比赛中涉及的数据,指时间的是(

)A.比赛于下午2点30分开始B.开场20s时,高一队率先进球C.比赛