資源簡介

5.4 《運動的相對性》 學案
學習目標：
1. 知道我們生活在一個不停運動著的世界中，能舉例說明常見的運動現象．
2. 知道什么是機械運動，能判斷物體的運動是否是機械運動．(重點)
2. 了解人們描述運動的不同方式，舉出生活中、文學、繪畫等作品中描述運動的例子．
3. 知道如何用科學語言描述物體的運動和靜止，了解參照物的概念及其選取的方法．(重、難點)
4. 能舉例說明運動和靜止的相對性．
學習過程：
知識梳理
一、機械運動
1.概念：物理學中，把一個物體相對于另一個物體位置改變的過程叫做機械運動，簡稱運動．
實例：火箭的升空、太陽東升西落、河水奔流、潮起潮落、鳥兒飛翔等．機械運動是一種最普通、最基本的運動．
注意：物體位置的改變是指物體間距離及方位的變化，可以從以下三個方面理解機械運動．
(1)自然界中物質的運動有多種形式，如熱運動、電荷的運動等，這里所說的機械運動只研究與物體位置變化有關的運動；
(2)運動具有普遍性，宇宙中的一切物體都運動的；
(3)無論是肉眼看不見的微觀粒子，還是龐大的宇宙天體，都在不停地運動著．
2.運動和靜止
運動和靜止是相對的，都是相對于參照物而言的．若物體相對于參照物的位置發生改變，則物體是運動的；若物體相對于參照物的位置沒有發生改變，則物體是靜止的．
3.參照物
如何選取參照物？參照物的選擇遵循簡單實用易見的原則，不要選一些偏的、怪的物體．
(1)參照物的選取是任意的，任何物體都可充當參照物．
(2)描述物體運動或靜止時，若未提及參照物，一般是默認地面(或固定在地面上的物體)為參照物．
(3)參照物不能選取研究對象本身．
(4)對同一物體運動情況的描述，選取不同的參照物，結果可能不同，即可能是運動的，也可能是靜止的；可能這樣運動，也可能那樣運動．這就是機械運動的相對性．
(5)參照物的選取雖然是任意的，但在研究具體問題時，應注意選擇最方便解決問題的參照物．比如研究地面上物體的運動，一般選取地面為參照物；研究火車車廂里物體的運動，則選車廂為參照物．
(6)由于運動是絕對的，靜止是相對的，所以參照物也可以理解為是假定不動的物體．
【例1】　下列成語中描述的不是機械運動的是(　　)．
A. 南轅北轍　　B. 夸父追日　　C. 順水推舟　　D. 精忠報國
精析：機械運動指被研究的物體位置相對于參照物來說是改變的，A、B、C三項中都有物體位置的相對移動，而精忠報國是說一個人的品質，與機械運動無關，故應選D.
解答：D
【例2】　五一假期，小明與父母乘長途汽車外出旅游，小明看見前面的小車與他的距離保持不變，后面的卡車離他越來越遠．如果以長途汽車為參照物，小車是________(填“靜止”或“運動”)的，卡車是________(填“靜止”或“運動”)的．小明爸爸說小明沒有動，這是由于他所選的參照物是________．
精析：小車相對于長途汽車的位置不改變，所以它是靜止的．卡車離長途汽車越來越遠，所以它是運動的．小明相對爸爸的位置不變，所以小明不動是以爸爸為參照物的．
解答：靜止　運動　他自己
【例3】　觀察不同時刻拍攝的甲、乙兩組照片(如圖)，其中能判斷是飛機還是汽車在運動的是________組．
精析：判斷飛機和汽車的運動情況，首先應確定參照物，在未提及參照物的情況下，一般是默認地面(或固定在地面上的物體)為參照物．從圖乙中不難看出，以樹為參照物，飛機相對于樹的位置發生了變化，因此飛機是運動的，而汽車相對于樹的位置沒有發生變化，因此汽車是靜止的．
解答：乙
【例4】　如圖所示，以同樣快慢、向同一方向前進的拖拉機和收割機一起在田野里收割小麥．以________為參照物，拖拉機是運動的；以收割機為參照物，拖拉機是________的．
精析：拖拉機與地面的位置發生改變，則以地面為參照物，拖拉機是運動的；拖拉機與收割機的位置沒有發生變化，則以收割機為參照物，拖拉機是靜止的．
解答：地面　靜止
二、“運動和靜止相對性”的實際應用
對同一物體運動情況的描述，選取不同的參照物，結果可能不同，即可能是運動的，也可能是靜止的；可能這樣運動，也可能那樣運動．這就是機械運動的相對性．
【例5】　李明同學放學回家，正碰上刮風下雨，他以18 km/h的速度由西向東快跑．此時他發現了奇怪的現象，雨滴呈豎直下落狀態，請你判斷，這時刮的是________風，風速為________m/s.
精析：無風時，地面上靜止的人看到雨滴呈豎直下落狀態；刮風時，地面上靜止的人看到雨滴斜向下落，此時雨滴有兩個方向的運動效果：一是不斷落向地面；二是在下落的同時又在水平方向平移(平移速度為風速)．所以當人行走的速度與該雨滴在水平方向平移速度(即風速)相等且與風的方向一致時，雨滴相對于行走的人就只有豎直方向下落的速度，即豎直下落．因此，本題風速v＝18 km/h＝5 m/s，風是向東刮的，即是西風．
解答：西　5
【例6】　小王乘電梯上樓，問：
(1)小王和電梯是運動還是靜止的？
(2)以什么為參照物，小王和電梯在向下運動？
精析：判斷物體是運動還是靜止，必須選擇參照物，看被研究的物體相對于選定的參照物的位置是否隨時間的變化而變化，以此來確定物體是運動還是靜止．
解答：(1)以小王為研究對象，選電梯為參照物，則小王相對于電梯的位置不發生變化，他是靜止的；選地面為參照物，小王與地面的相對位置隨時間的變化而變化，他是運動的．以電梯作為研究對象，選小王作為參照物，相對位置不發生變化，電梯是靜止的；選地面為參照物，則電梯是運動的．
(2)以小王和電梯作為研究對象，選正在上樓且速度比小王所乘電梯快的另一部電梯為參照物，則小王和電梯在向下運動．
解后反思：有同學認為既然小王乘電梯上樓，則小王和電梯必然是運動的，既不可能靜止，更不可能向下運動．錯誤原因是對運動和靜止的相對性缺乏了解．
選擇不同的參照物，物體運動或靜止的結論就可能不同．運動還是靜止都是相對于參照物而言的.
【例7】某船在靜水中航速為36 km/h，船在河中逆流而上，經過一座橋時，船上的一只木箱不慎被碰落水中，經過2 min，船上的人才發現，立即調轉船頭追趕，在距橋600 m處追上木箱，則水的流速是多少？
精析：可選地面為參照物，也可以選擇河水為參照物.
解答：
第一種方法：以地面為參照物．設船速為v船，水的流速為v水，
船逆流而上的時間t1＝2 min＝120 s，
船調轉船頭順流而下的時間為t2.
船逆流而上對地的速度為v船－v水，
順流而下對地的速度為v船＋v水．
木箱順水而下的速度與水速相同，根據路程的等量關系：
船順流而下的路程減去船逆流而上的路程，即為木箱在這段時間內通過的路程．
即：(v船＋v水)t2－(v船－v水)t1＝v水(t1＋t2)，
化簡后得到v船t2＝v船t1，因此t2＝t1＝120 s，
代入v水(t1＋t2)＝600 m，
得v水＝2.5 m/s.
第二種方法：以河水為參照物，河水靜止.水箱落入水中保持靜止狀態，船逆流和順流時相對于河水的速度都為v船，因此，船追趕木箱的時間和自木箱落水到發覺的時間相等，即等于2min=120s，木箱落入水中漂流時間為120s＋120s=240s，漂流距離為600m，木箱漂流速度等于水的流速：v水==600m/240s=2.5m/s.
【例8】　在電視連續劇《西游記》里，常常能見到孫悟空“騰云駕霧”的鏡頭，這通常是采用“背景拍攝法”：讓“孫悟空”站在平臺上，做著飛行的動作，在他的背后展現出藍天和急速飄動的白云. 同時加上煙霧效果；攝影師把人物動作、飄動的白云，以及下面的煙霧等一起攝入鏡頭. 放映時，觀眾就感覺到孫悟空在白云中穿行．在這里，觀眾所選的參照物是(　　)．
A. 飄動的白云 B. 平臺 C. “孫悟空” D. 煙霧
精析：有些同學在解答的過程中，由于沒有弄清楚“背景拍攝法”的意思以及沒有明確研究對象而錯選B. 實際上我們在觀看影片時，注意力都集中在人物身上，即這里的研究對象是“孫悟空”，雖然是人物的背景在運動，但人們已經在頭腦里習慣選擇背景即飄動的白云為參照物，認為背景是靜止的. 所以觀眾所選的參照物為飄動的白云．
解答：A
解后反思：在判斷物體是運動或者是靜止時參照物的選擇是任意的，一個物體不管它是運動的還是靜止的，只要被選作參照物后，我們就假定它是不動的，然后站到它的立場上，以它為標準去分析周圍的研究對象相對于它的位置是否發生了變化．
【例9】　一列車正以18 km/h的速度由北向南在雨中行駛，坐在窗口的乘客看到雨正好豎直下落至地面. 這一現象說明車窗外刮的是________風，風速是________m/s.
精析：本題很多同學會認為當時刮的是南風. 在他們看來，風向與列車行駛方向相反，正好會把傾斜下落的雨“扶正”. 對于車速，也會由于不明確“m/s”和“km/h”的換算而導致錯解．
若在無風的雨天，坐在停在地面的靜止不動的列車里的乘客看到的雨一定是豎直下落的，因為這時列車與空氣保持相對的靜止狀態；當列車運動時，無論向哪個方向運動，乘客看到的雨都會是傾斜落向地面的. 由此可知，在行駛的列車里，乘客看到窗外的雨是豎直下落的，說明列車與空氣保持相對靜止，因此這時窗外刮的應當是北風，且風速與車速相同.1 m/s＝3.6 km/h，則18 km/h合5 m/s.
解答：北風 5 m/s
解后反思：本題考查了相對速度問題.
當堂訓練
1. 下列現象中不屬于機械運動的是(　　)．
A. 一江春水向東流　 B. 星光閃閃 C. 海水奔騰 D. 天空中的流星
2. 魯迅的《社戲》中有這樣的描寫：“淡黑的起伏的連山，仿佛是踴躍的鐵的獸脊似的，都遠遠地向船尾跑去了……”其中“山……向船尾跑去了”所選的參照物是（ ）
A．山 B．船 C．流水 D．河岸
3. 在行駛的列車上，細心的媽媽叫六歲的小孩“別動”，這個“別動”的參照物是(　　)．
A. 鐵路邊的樹木 B. 小孩子的座位 C. 車廂里的流動服務車 D. 鐵軌
4. 下列關于運動和靜止的說法中正確的是(　　)．
A. 地球同步衛星圍繞地球飛行時，以地面為參照物，衛星是運動的
B. 漂流而下的小船，以河岸為參照物，小船是靜止的
C. 飛機在空中加油時，以地面為參照物，受油機是靜止的
D. 月亮在云中穿行時，以云為參照物，月亮是運動的
5. 某同學在公路旁由東向西行走，一輛汽車從它后面向西疾馳而過，則這個同學相對于汽車的運動情況是(　　)．
A. 靜止的 B. 由東向西運動 C. 由西向東運動 D. 無法判斷
6. (1)我們確定物體是否運動，必須先選定________；如圖1所示，從早晨到中午，陽光下日晷晷針的影子相對日晷的盤面是________(填“運動”或“靜止”)的；
(2)小明在馬路邊上拍街景照片，先后連續拍了兩張，如圖2甲、乙所示，如果以小轎車為參照物，大卡車向________(填“左”或“右”)運動；若以地面為參照物，運動速度最慢的物體是________(填“小轎車”“大卡車”或“自行車”)．
7. 我國古書《套買曜》上記載有：“人在舟中閉牖(門窗)而坐，舟行而人不覺”，其中“舟行”是以________為參照物，“人不覺”是以________為參照物．這是________的生動描述．
8. 甲、乙兩列火車在兩條平行的鐵軌上勻速行駛，兩車交匯時，甲車座位上的乘客從車窗看到地面上的樹木向北運動，看到乙車向南運動．由此可判斷(　　)．
A. 甲、乙兩車都向南運動 B. 甲、乙兩車都向北運動
C. 甲車向南運動，乙車向北運動 D. 甲車向北運動，乙車向南運動
9. 甲、乙兩個物體同時從同一地點向西做直線運動，速度與時間關系如圖所示．以甲為參照物，乙向________做直線運動，經過6 s甲、乙兩物體相距________m.
《當堂訓練》答案
1. B　2. B　3. B　4. D　5. C
6. (1)參照物　運動　(2)右　大卡車
7. 河岸　人　運動和靜止的相對性 8. A 9. 東　30

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