高中物理 運(yùn)動(dòng)的描述——時(shí)間


根據(jù)前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容,我們知道要選定參考系,可以是某一處的地面,也可以是某個(gè)建筑物,一般選固定不動(dòng)的物體為參考系。如果是問某個(gè)時(shí)間這輛汽車的位置,并且要準(zhǔn)確地描述出來,那我們就需要學(xué)習(xí)新的內(nèi)容了。
時(shí)刻和時(shí)間間隔
要描述物體位置隨時(shí)間的變化,首先要清楚“時(shí)間”一詞的含義。說到時(shí)間,不能不說時(shí)刻和時(shí)間間隔。時(shí)刻和時(shí)間間隔既有聯(lián)系又有區(qū)別。上午8時(shí)上課、8時(shí)45分下課,這里的“ 8 時(shí)”“8 時(shí)45 分”是指這節(jié)課開始和結(jié)束的時(shí)刻,而這兩個(gè)時(shí)刻之間的45 min,則是這兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間間隔(如下圖)。

在表示時(shí)間的數(shù)軸上,時(shí)刻用點(diǎn)表示,時(shí)間間隔用線段表示。我們平時(shí)說的“時(shí)間”,有時(shí)指的是時(shí)刻,有時(shí)指的是時(shí)間間隔,要根據(jù)上下文認(rèn)清它的含義。
先來講講時(shí)間這個(gè)概念。生活中也經(jīng)常用到時(shí)間這個(gè)詞,有時(shí)指的是某個(gè)時(shí)刻,有時(shí)又指的是一段時(shí)間間隔。比如你早上6:50從家里出發(fā),7:30到達(dá)學(xué)校,路上要花40分鐘。這里的6:50和7:30都是指某個(gè)時(shí)刻,而40分鐘指的是時(shí)間間隔。兩者的物理含義是不一樣的,需要區(qū)分清楚。
時(shí)刻指的是某一個(gè)時(shí)間點(diǎn),如午飯時(shí)間為中午12點(diǎn),下班時(shí)間是下午6:30,《新聞聯(lián)播》19點(diǎn)整開始等等;而時(shí)間間隔表示的是一個(gè)時(shí)刻和下一個(gè)時(shí)刻
之間的間隔
,即
。例如100米比賽成績時(shí)10秒,《新聞聯(lián)播》時(shí)長30分鐘,上海到北京坐高鐵要五個(gè)小時(shí)等等。
理解了時(shí)刻與時(shí)間間隔的區(qū)別,我們?cè)賮砜纯?strong>時(shí)間的特點(diǎn):時(shí)間具有單向性或者不可逆性。意味著時(shí)間可以向前流動(dòng),但無法實(shí)現(xiàn)時(shí)間倒流。既然時(shí)間具有單向性,人們往往用時(shí)間軸來描述時(shí)間。時(shí)間軸也有類似坐標(biāo)軸的五要素:計(jì)時(shí)起點(diǎn),正方向,單位間隔,物理量(t表示time),物理量單位(常用秒、分、小時(shí)等)。

時(shí)間軸上0點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),計(jì)時(shí)起點(diǎn)的選取原則上是任意的,不過實(shí)際問題中常常以所研究的時(shí)間的初始時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。選好了起點(diǎn)后用一個(gè)點(diǎn)來表示時(shí)刻,用一段線段來表示時(shí)間間隔。

那么時(shí)間軸上的時(shí)間間隔和時(shí)刻都是怎么描述的呢?
先來看時(shí)間間隔的說法,比如時(shí)間軸上0~2線段表示兩秒的時(shí)間間隔叫做前2秒;0~5叫做前5秒;0~1表示前一秒也叫第一秒內(nèi),1到2叫做第二秒,指的是1秒的時(shí)間間隔;2~3叫做第三秒,指的也是1秒的時(shí)間間隔;所以很容易分析出前n秒指的是n秒的時(shí)間間隔,時(shí)間軸上由0到n線段表示。第n秒是1秒的時(shí)間間隔,時(shí)間軸上用n-1到n線段表示。

那么7秒內(nèi)的后3秒表示的是什么呢?7秒內(nèi)時(shí)間軸上用0~7線段表示,7秒內(nèi)的后3秒,時(shí)間軸上顯然指的是4~7線段,即第五秒到第七秒。

再來看看時(shí)刻的說法,比如兩秒初指的就是第二秒開始的時(shí)刻及時(shí)間軸上1這個(gè)點(diǎn),兩秒末指的就是第二秒結(jié)束的時(shí)刻即時(shí)間軸上2這個(gè)點(diǎn),而三秒初指的是第三秒開始的時(shí)刻,也是時(shí)間軸上2這個(gè)點(diǎn),因此兩秒末與三秒初指的是同一個(gè)時(shí)刻,也就是說n秒末與n+1秒初指的是同一時(shí)刻。

時(shí)間間隔和時(shí)刻有什么聯(lián)系呢?在時(shí)間軸上當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)無限接近時(shí),兩點(diǎn)之間的線段就可以看成點(diǎn)了,意味著它們之間的時(shí)間間隔就相當(dāng)于時(shí)刻了。時(shí)刻表示物體運(yùn)動(dòng)的某個(gè)瞬間類似于一張照片,而時(shí)間間隔能夠展示物體運(yùn)動(dòng)的一個(gè)過程,類似于一段視頻;正如一張張連續(xù)的照片可以組成視頻,一系列連續(xù)時(shí)刻的積累便構(gòu)成時(shí)間間隔。物理上說的時(shí)間通常指的就是時(shí)間間隔,所以時(shí)間間隔可以表征物體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性。
練習(xí)與應(yīng)用
1. 以下各種說法中,哪些指時(shí)間間隔?哪些指時(shí)刻?
(1)列車員說:“火車8時(shí)42分到站,停車8分?!?/p>
(2)“您這么早就來啦,抱歉!讓您等了這么久。”
(3)“前 3 s”“最后 3 s”“第 3 s 末”“第3 s內(nèi)”。
答案:(1)8點(diǎn)42分是時(shí)刻,停車8分是時(shí)間間隔
(2)早是時(shí)刻,久是時(shí)間間隔
(3)前3s是時(shí)間間隔,最后3S是時(shí)間間隔,第3s末是時(shí)刻,第3s內(nèi)是時(shí)間間隔
此題建議不熟悉的同學(xué)畫一下時(shí)間軸,通過標(biāo)注會(huì)很快的熟悉這部分內(nèi)容。
總結(jié)
時(shí)刻指的是一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),在時(shí)間軸上用點(diǎn)來表示,比如第四秒末和第五秒初指的都是時(shí)刻,而且是同一個(gè)時(shí)刻。
時(shí)間間隔表示的是兩個(gè)時(shí)刻之間一段時(shí)間,在時(shí)間軸上可以用線段來表示。前三秒,第五秒,后兩秒內(nèi),第三秒到第五秒等均指時(shí)間間隔。