1、第二章 運(yùn)動的描述第1節(jié) 運(yùn)動空間和時間知識與技能：知道機(jī)械運(yùn)動的概念，理解運(yùn)動是絕對的，靜止是相對的。知道參考系的概念，知道參考系的選擇不同，對運(yùn)動的描述也不同，知道物體空間位置的描述方法，知道時間時刻的概念和區(qū)別。過程與方法：會選擇使研究問題方便的參考系，能區(qū)分時間和時刻的區(qū)別，情感態(tài)度價值觀：讓學(xué)生在運(yùn)動的相對性中體會哲學(xué)的思想，培養(yǎng)學(xué)生的文學(xué)鑒賞能力，培養(yǎng)學(xué)生從生活到物理，從物理回歸生活的學(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)：1在研究問題時如何選擇參考系， 2時刻與時間的區(qū)別難點(diǎn)：如何選擇適當(dāng)?shù)膮⒖枷到虒W(xué)過程： 說起運(yùn)動，大家一定不會感到陌生，因?yàn)槲覀兙蜕钤谝粋€運(yùn)動的世界當(dāng)中，飛逝的流星，漂浮的白云，飛翔

2、的鴿子，潺潺的流水，這是一個絢麗多彩，變化萬千的運(yùn)動世界。大家還能不能指出生活中關(guān)于運(yùn)動的其他例子？（籃球，跑步，風(fēng)，氣味）大家有沒有思考過，運(yùn)動的范圍這么廣，我們能不能把運(yùn)動細(xì)分，怎樣細(xì)分?物理學(xué)家們在認(rèn)識世界的過程當(dāng)中，根據(jù)物質(zhì)運(yùn)動的特點(diǎn)，將其分為機(jī)械運(yùn)動，熱運(yùn)動，電磁運(yùn)動等。其中，機(jī)械運(yùn)動是指一個物體相對于其他物體的位置變化，簡稱運(yùn)動，是物質(zhì)運(yùn)動的一種基本形式。運(yùn)動是絕對的，宇宙中的一切物體，小到原子內(nèi)部的質(zhì)子，中子，電子，大到遙遠(yuǎn)的恒星，都在不停的運(yùn)動著。大家知道，與運(yùn)動相反的是？（靜止），剛才大家已經(jīng)舉出了運(yùn)動的例子，現(xiàn)在大家能不能也舉出一些靜止的例子？（桌子）這位同學(xué)說（地面的桌子

3、是靜止的，那么它真的是靜止的嗎？大家知道，地球每時每刻都在繞太陽公轉(zhuǎn)，如果從這個角度看，地面上的桌子是不是也不是靜止的，而是運(yùn)動的？）再例如，你和同伴并排坐在向前行駛的列車上，鐵路旁的人認(rèn)為你是和火車一起向前運(yùn)動的，但是，你的同伴卻認(rèn)為你是靜止在車上的?？梢?，不同處境的人觀察到的物體的運(yùn)動是不同的，這便是運(yùn)動的相對性。也就是說，雖然運(yùn)動是絕對的，但是，運(yùn)動的描述卻具有相對性。絕對靜止的物體是不存在的。既然運(yùn)動具有相對性，那我們要怎樣描述一個物體的運(yùn)動才不致引起歧義呢？在這里，我們需要引入?yún)⒖枷档母拍?。參考系是指用來描述物體運(yùn)動的參照物稱為參考系。任何物體都可以作為參考系，有了參考系，人們就能準(zhǔn)

4、確而又方便的描述物體的運(yùn)動了。例如，以地球?yàn)閰⒖枷?，站在地面不動的人是靜止的；而以太陽為參考系，人是和地球一起繞太陽運(yùn)動的。再比如，敦煌曲子有詩“滿眼風(fēng)波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細(xì)看山山不動，是船行”從文學(xué)的角度， 通過這首詩，我們仿佛看到，忽明忽暗的波光充滿視野。一個“多”字，贊嘆之情溢于言表?！翱瓷角∷谱邅碛睂懙酶睿核坪醮皇窃谇斑M(jìn)，而是青色的山巒迎接船的到來。 “子細(xì)看山山不動，是船行?！痹娙烁鶕?jù)平時的生活經(jīng)驗(yàn)，山是不會“走來迎”的，仔細(xì)一看，果然，山巒未動，船在前行。寥寥數(shù)語，體現(xiàn)了詩人在旅途中的愉快心情。從物理的角度，詩人為什么會有這種感覺呢？他選取的參考系分別是什么？ 再比如

5、，一戰(zhàn)的時候飛機(jī)的坐艙是沒有密封蓋的，有報道稱，一位飛行員在執(zhí)行任務(wù)的時候感覺身邊有個小東西在飛，伸手一抓，竟然是一顆子彈！有的同學(xué)不能理解，子彈的速度那么快，怎么可能伸手就抓的住呢？現(xiàn)在大家學(xué)習(xí)了參考系，能不能用參考系的知識解釋這個問題？（、）正是因?yàn)轱w機(jī)和子彈的速度差不多，如果以飛機(jī)為參考系，子彈幾乎是靜止的，這時候伸手抓住子彈也就可能了。從這些例子，我們可以看出，參考系的選擇不同，對運(yùn)動的描述也不同。那么參考系的選擇有沒有什么原則？（、）通常參考系的選擇，應(yīng)以對運(yùn)動的描述相對簡單為原則，在沒有特別說明的情況下，是以地面或者相對地面靜止的物體為參考系。當(dāng)然，我們也可以選擇運(yùn)動的物體為參考系

6、，這要視具體的情況而言確定完參考系后，研究運(yùn)動的第一步是描述物體在空間中的位置。大家回憶一下，在生活中，我們是怎樣描敘物體的位置呢？例如請（美芳）同學(xué)描述一下與你在同一排的（小龍）同學(xué)的位置，那么你會怎么描述？（回答并分析，參考系，參考，多遠(yuǎn)）這也是我們平時的做法。通 常我們會選擇地面為參考系，并以大家所熟悉的標(biāo)志為參考，說明物體離該標(biāo)志有多遠(yuǎn)，在該標(biāo)志的那一側(cè)。在物理學(xué)上，為了定量的描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。如果物體在一維直線上運(yùn)動，只需建立直線坐標(biāo)系，以質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時刻為時間的起點(diǎn)，就能準(zhǔn)確

7、描述物體的位置。例如，“假設(shè)汽車在東西方向的筆直的公路上行駛，要描述汽車在市中心東面的5km處的位置時”，我們可以以（？地面）為參考系，在參考系上建立一個一維坐標(biāo)系，大家都知道坐標(biāo)系有3個要素：原點(diǎn)，正方向，單位長度；這時候要描述汽車在市中心東面的5km處時，我們可以選定坐標(biāo)軸的原點(diǎn)在市中心，由西向東為坐標(biāo)的正方向，并在坐標(biāo)軸上規(guī)定一格代表5km那么汽車的位置可記為 O市中心5x/km x=5km 如果物體在平面上運(yùn)動，僅用一維坐標(biāo)系是不夠的，需要建立平面直角坐標(biāo)系來描敘物體的位置。例如當(dāng)要描述汽車在市中心東面5km,北面5km處時，我們可以建立平面直角坐標(biāo)系如圖，選取地面為參考系，以市中心為

8、坐標(biāo)原點(diǎn)，沿東西方向?yàn)閤軸，向東為正，以南北方向?yàn)閥軸，向北為正，則汽車的位置可記為O5 X/KM5Y/KM x=5km,y=5km. . 當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動，則要建立三維空間坐標(biāo)系，這里就不詳述了。 隨著科技的發(fā)展，目前人們已經(jīng)普遍應(yīng)用全球定位系統(tǒng)來準(zhǔn)確而又快速的描述物體的位置了，全球定位系統(tǒng)簡稱GPS，它是通過地面接收裝置接收同步衛(wèi)星發(fā)回的關(guān)于時間空間的無線電信號，通過內(nèi)部計(jì)算處理來確定物體所在的經(jīng)度，緯度，海拔高度，雖然復(fù)雜，但是在思想上，它與物理上描述物體的空間位置是一致的。時間的描述大家知道，運(yùn)動都要經(jīng)歷一定的時間，所以要描述物體的運(yùn)動，僅有空間位置的描述是不夠的，還要有時間的描述

9、。需要用到時間和時刻兩個概念。大家思考一下日常生活中我們是怎樣描述時間的？比如現(xiàn)在是（2:45）點(diǎn)，這節(jié)課我們已經(jīng)上了（25分鐘）這里的（2;45）指時刻，（25分鐘）指時間。在物理學(xué)上，時刻指某一瞬間，用t表示； 時間表示兩個時刻間的間隔，用t表示。再比如：“今晚6點(diǎn)30分開始轉(zhuǎn)播乒乓球聯(lián)賽，本節(jié)目大約持續(xù)1小時30分鐘?！边@里的6點(diǎn)30分指時刻，1小時30分鐘指時間。 若有t1,t2兩個時刻，那么這段時間間隔可表示為 t=t2-t1 。有時候，我們常在一條表示時間的數(shù)軸上，描述時間，其中時刻用點(diǎn)表示，時間用線段表示。 老師現(xiàn)在在黑板上劃出一條時間軸，請大家在時間軸上畫出：第二秒末，第三秒初，第三秒末，第三秒，（互動提問） 時間和時刻的單位相同，有s,min,h等，在精確研究時，還要測量和記錄極短的時間，近20年來，人們建立了飛秒科學(xué)，阿秒科學(xué)，其中1fs=10(-15);1as=10（-18）為了大家更好的理解飛秒的概念，大家可以看下信息窗，其中：光穿過光玻璃的時間為10-11s=10000fs,可見，1fs是多么小的時間概念！現(xiàn)在尋找在更短的時間中隱藏的秘密，已經(jīng)成為科學(xué)家的奮斗目標(biāo)之一。 總結(jié)回顧：現(xiàn)在我們回顧一下這節(jié)課的主要內(nèi)容，首先我們引入機(jī)械運(yùn)動，其描述需要用到參考系，然后我