魯科版 (2019)必修 第一冊(cè)第1節(jié) 空間和時(shí)間課堂教學(xué)課件ppt

這是一份魯科版 (2019)必修 第一冊(cè)第1節(jié) 空間和時(shí)間課堂教學(xué)課件ppt，共35頁(yè)。PPT課件主要包含了機(jī)械運(yùn)動(dòng)，空間位置的描述，科學(xué)書(shū)屋，時(shí)間的描述，節(jié)練習(xí)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
運(yùn)動(dòng)無(wú)處不在，我們也處于運(yùn)動(dòng)中。走路、跑步、坐車(chē)·-····這些運(yùn)動(dòng)有何共同特點(diǎn)?如何描述這些運(yùn)動(dòng)?本節(jié)我們將學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其空間位置和時(shí)間的描述
通常，人們根據(jù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，將運(yùn)動(dòng)分為機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)等多種形式。其中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指一個(gè)物體相對(duì)于其他物體的位置隨時(shí)間的變化，是自然界最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的。如圖 1-1所示，在運(yùn)行的電梯中，站在電梯里的人相對(duì)于電梯，其位置沒(méi)有變化，是靜止的;但相對(duì)于樓房或地面，其位置則在不斷變化，是運(yùn)動(dòng)的?？梢?jiàn)，動(dòng)與靜是相對(duì)的，人們必須確定一個(gè)參照物來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)，這種參照物稱(chēng)為參考系。
例如，在上述情境中，若以樓房或地面為參考系，站在運(yùn)行電梯中的人是運(yùn)動(dòng)的，若以電梯為參考系，站在運(yùn)行電梯中的人則是靜止的顯然，對(duì)于同一個(gè)運(yùn)動(dòng)，選擇的參考系不同，描述運(yùn)動(dòng)的結(jié)果就不一定相同。若參考系選擇恰當(dāng)，則可使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)化。
既然物體運(yùn)動(dòng)時(shí)位置會(huì)不斷變化，那么研究運(yùn)動(dòng)就需要描述物體的空間位置。我們應(yīng)怎樣描述物體的位置呢?假設(shè)汽車(chē)在筆直的公路上由西向東行駛，若問(wèn)汽車(chē)開(kāi)到哪里了，通常我們會(huì)選擇地面為參考系，并以大家熟悉的地面標(biāo)志物為參考點(diǎn)，說(shuō)明汽車(chē)距該標(biāo)志物有多遠(yuǎn)，在該標(biāo)志物的哪一側(cè)等。
我們可說(shuō)“汽車(chē)在市中心正東500m處”，但只說(shuō)“汽車(chē)在距市中心500m處”就不能準(zhǔn)確描述汽車(chē)的具體位置。在物理學(xué)中，通常需要借助數(shù)學(xué)方法，通過(guò)建立坐標(biāo)系來(lái)描述物體的位置例如，為了描述上述汽車(chē)的位置，我們可建立一維坐標(biāo)系。
如圖1-2所示，很定坐標(biāo)系的原點(diǎn)O選在市中心，以正東方向?yàn)檎较颍悦诪閱挝?，則汽車(chē)的位置可記為x=500m
假如汽車(chē)在市中心正西500m處，在上述坐標(biāo)系中，汽車(chē)的位置可記為 x=-500m
假如汽車(chē)從市中心出發(fā)先向正北方向行駛100m再向正東方向行駛150m，到達(dá)如圖1-3所示的位置。若仍以市中心為參考點(diǎn)，應(yīng)怎樣描述汽車(chē)的位置呢?
對(duì)于這種情況，我們可用二維直角坐標(biāo)系來(lái)描述。如圖1-4所示，取市中心為原點(diǎn)O,以正東方向?yàn)閤軸正方向、正北方向?yàn)閥軸正方向，以米為單位，則該汽車(chē)在此二維直角坐標(biāo)系中的位置可記為R(150，100)，或x=150m，y=100m
衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)過(guò)去，人們通常借助太陽(yáng)、星星或熟悉的地理位置等來(lái)確定自己的位置。這些定位方法誤差大且易受天氣等影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前在國(guó)防、交通、勘探等領(lǐng)戰(zhàn)，人們已普遍使用衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)準(zhǔn)確迅捷地確定物體的位置并進(jìn)行導(dǎo)航。
衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)由圍繞地球運(yùn)行的若干導(dǎo)航衛(wèi)星(圖1-5)和地面接收裝置圖1-6)等組成。導(dǎo)航衛(wèi)星不斷發(fā)射有關(guān)自身所在位置及對(duì)應(yīng)時(shí)刻的無(wú)線電信號(hào)，地面接收裝置接收到多顆衛(wèi)星的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行分析比較后，便能確定使用者所在位置的經(jīng)度、緯度及海拔。這樣，該系統(tǒng)不僅可獲得使用者的準(zhǔn)確位置，還可為其導(dǎo)航。
目前，有影響力的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)有中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)、美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和歐盟的伽利略衛(wèi)星早航系統(tǒng)(GSNS)等。
在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要用到時(shí)刻和時(shí)間兩個(gè)概念。下面以航天飛行的情境為例來(lái)進(jìn)行討論。我國(guó)航天事業(yè)取得了舉世矚目的成就，若干相關(guān)的重要時(shí)刻和時(shí)間已載人史冊(cè)例如，在2003年10月我國(guó)首次載人航天飛行中，便有一系列扣人心弦的時(shí)刻和時(shí)間(圖1-7)。
這里的“15日09時(shí)0分”“15日18時(shí)40分”和“16日06時(shí)23分”，分別指運(yùn)載火箭點(diǎn)火、展示旗幟和飛船返回艙著陸的時(shí)刻:從點(diǎn)火到展示旗帆所經(jīng)歷的時(shí)間則是這兩個(gè)時(shí)刻之差--9小時(shí)40分。同理，可計(jì)算出從展示旗帆到飛船返回艙著陸所經(jīng)歷的時(shí)間為11小時(shí)43分。
時(shí)刻是指某一瞬時(shí)，時(shí)間是指兩個(gè)時(shí)刻的間隔，通常都用t表示。時(shí)刻和時(shí)間的主要單位有秒、分、時(shí)它們的符號(hào)分別為s、min、h在表示時(shí)間的數(shù)軸上，時(shí)刻用點(diǎn)表示時(shí)間用線段表示。
在圖1-7 中的時(shí)間數(shù)軸上標(biāo)出了運(yùn)載火箭點(diǎn)火、展示旗幟和飛船返回艙著陸三個(gè)重要時(shí)刻及其間隔的時(shí)間。
人們?cè)谌粘Ｉ钪兴f(shuō)的“時(shí)間”，有時(shí)表示時(shí)刻，有時(shí)表示兩個(gè)時(shí)刻的間隔，我們可根據(jù)具體情況確定其準(zhǔn)確含義。在一些精細(xì)研究中，需要測(cè)量和記錄很短的時(shí)間，為此人們采用了飛秒(fs)和阿秒(as)技術(shù)。
飛秒和阿秒都是極小的時(shí)間單位，1fs =10-15s1as=10-18s利用飛秒技術(shù)能夠拍攝到一次原子振蕩中不同時(shí)刻的圖像，可深人研究單個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。尋找在更短的時(shí)間中隱藏的秘密，已經(jīng)成為科學(xué)家的探索目標(biāo)之一。
空間和時(shí)間的尺度科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地拓展了人們對(duì)空間和時(shí)間的認(rèn)識(shí)范圍。目前，人類(lèi)觀測(cè)到的空間，最遠(yuǎn)可至1026m 的宇宙深處，晨小約為 1017 s的微觀世界。
認(rèn)識(shí)到的時(shí)間，最久可至1017s以前的宇宙大爆炸(根據(jù)宇宙大爆炸理論測(cè)算的宇宙年齡)最短約為10-25s(一種微觀粒子的壽命)。一些事件的時(shí)間數(shù)量級(jí)如下:
1.在“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”這兩句歌詞中，所選取的參考系分別是什么?請(qǐng)說(shuō)明理由。竹排
2.在涉及時(shí)刻與時(shí)間的討論中，常有以下說(shuō)法:前2s、第2s內(nèi)、第2s末、第3s初。它們分別指的是時(shí)刻還是時(shí)間?請(qǐng)?jiān)跁r(shí)間袖上把它們標(biāo)示出來(lái)。
3.在摩托艇比賽中，兩摩托艇都向南行駛，前面的摩托艇比后面的摩托艇快。下列說(shuō)法正確的是（ ）A.以前面的摩托艇為參考系，后面的摩托艇向南行駛B.以前面的摩托艇為參考系，后面的摩托艇向北行駛C.以后面的摩托艇為參考系，前面的摩托艇向南行駛D.以后面的摩托艇為參考系，前面的摩托艇向北行駛
4.高速動(dòng)車(chē)組列車(chē)從成都開(kāi)往重慶，其時(shí)刻表（部分）如下
下列敘述中，表示時(shí)間的是（ ）A.列車(chē)從成都東站出發(fā)的時(shí)間是 11時(shí)20分B.列車(chē)一共運(yùn)行了1小時(shí)44分C.列車(chē)在12時(shí)10分到達(dá)內(nèi)江北站D.列車(chē)在內(nèi)江北站停留了 2分
5.某同學(xué)以天安門(mén)東公交車(chē)站為起點(diǎn)、中國(guó)國(guó)家博物館西 3門(mén)為終點(diǎn)設(shè)置的手機(jī)導(dǎo)航圖如圖所示。該同學(xué)按導(dǎo)航圖先沿長(zhǎng)安街向正西方向走160m，再沿廣場(chǎng)東側(cè)路向正南方向走280m，最后向正東方向走80m 到達(dá)終點(diǎn)。若以起點(diǎn)為坐橋原點(diǎn)，正東方向?yàn)槿f(wàn)轉(zhuǎn)正方向，正北方向?yàn)椤份v正方向，請(qǐng)畫(huà)出坐標(biāo)系并確定該同學(xué)行走到第一個(gè)轉(zhuǎn)彎處以及終點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
6.請(qǐng)以秒為單位，估算自已從出生到現(xiàn)在已度過(guò)了多長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)比本節(jié)“科學(xué)書(shū)屋”中某個(gè)事件的時(shí)間數(shù)量級(jí)，說(shuō)說(shuō)珍惜時(shí)間的意義。