初中物理·動(dòng)與靜課程導(dǎo)入：生活中的"動(dòng)"與"靜"我們的世界充滿(mǎn)了各種各樣的運(yùn)動(dòng)和靜止現(xiàn)象。當(dāng)我們乘坐高速列車(chē)時(shí)，車(chē)窗外的景物飛速后退；當(dāng)我們坐在樹(shù)下休息時(shí)，枝葉看似一動(dòng)不動(dòng)。這些現(xiàn)象引發(fā)我們思考：什么是運(yùn)動(dòng)？我們?nèi)绾闻袛嘁粋€(gè)物體是在運(yùn)動(dòng)的？高速飛馳的列車(chē)、流動(dòng)的河水、飄落的樹(shù)葉，它們都在運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是什么？什么是靜止？桌上的書(shū)本、地面上的建筑、掛在墻上的時(shí)鐘，它們看起來(lái)是靜止的，但從物理學(xué)角度來(lái)看，靜止的定義是什么？動(dòng)與靜的廣泛存在宇宙天體運(yùn)動(dòng)地球以每秒約30公里的速度繞太陽(yáng)運(yùn)行，太陽(yáng)系又以每秒約220公里的速度繞銀河系中心運(yùn)動(dòng)，而我們卻感覺(jué)不到這種運(yùn)動(dòng)。微觀(guān)世界運(yùn)動(dòng)人體中的細(xì)胞不斷移動(dòng)、分裂、更新；血液在血管中循環(huán)流動(dòng)；我們呼吸時(shí)，空氣分子在肺部進(jìn)出。日常生活運(yùn)動(dòng)行駛的汽車(chē)、飛翔的鳥(niǎo)兒、流動(dòng)的河水、擺動(dòng)的鐘擺、旋轉(zhuǎn)的風(fēng)車(chē)、行走的人群等，這些都是我們?nèi)粘？捎^(guān)察到的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解機(jī)械運(yùn)動(dòng)和參照物能夠準(zhǔn)確定義什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，理解參照物的概念及其在判斷運(yùn)動(dòng)中的關(guān)鍵作用2掌握運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性能夠解釋為什么運(yùn)動(dòng)和靜止具有相對(duì)性，并能舉例說(shuō)明選擇不同參照物可能導(dǎo)致的不同判斷結(jié)果3解釋生活現(xiàn)象能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋日常生活中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，培養(yǎng)物理思維和觀(guān)察能力4科學(xué)思維訓(xùn)練初步養(yǎng)成科學(xué)的思維方式，學(xué)會(huì)從物理學(xué)角度分析問(wèn)題，建立物理學(xué)的世界觀(guān)知識(shí)預(yù)習(xí)·機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定義物體位置隨時(shí)間變化的過(guò)程叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這個(gè)定義包含兩個(gè)關(guān)鍵要素：物體位置：指物體在空間中所處的地點(diǎn)隨時(shí)間變化：強(qiáng)調(diào)位置變化是一個(gè)時(shí)間過(guò)程機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物理學(xué)研究的基本對(duì)象之一，是力學(xué)的核心研究?jī)?nèi)容。理解機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念對(duì)于后續(xù)學(xué)習(xí)物理學(xué)的其他章節(jié)至關(guān)重要。需要注意的是，并非所有的變化都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。例如，水的沸騰、鐵的生銹、蠟燭的燃燒等，雖然也是物體發(fā)生了變化，但這些是物質(zhì)的物理變化或化學(xué)變化，而非機(jī)械運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)的實(shí)例列車(chē)運(yùn)動(dòng)列車(chē)在軌道上行駛時(shí)，其位置隨時(shí)間不斷變化，從一個(gè)車(chē)站移動(dòng)到另一個(gè)車(chē)站，這是典型的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。飛機(jī)飛行飛機(jī)在空中飛行，從一個(gè)機(jī)場(chǎng)飛往另一個(gè)機(jī)場(chǎng)，其空間位置隨時(shí)間不斷變化，是三維空間中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。水流運(yùn)動(dòng)河流中的水從上游流向下游，水分子的位置隨時(shí)間變化，這也是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)的分類(lèi)按照路徑形狀分類(lèi)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體沿著直線(xiàn)路徑運(yùn)動(dòng)，如自由落體、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體沿著曲線(xiàn)路徑運(yùn)動(dòng)，如拋體運(yùn)動(dòng)、行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)等按照速度特征分類(lèi)勻速運(yùn)動(dòng)物體速度大小和方向都不變的運(yùn)動(dòng)變速運(yùn)動(dòng)物體速度大小或方向隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)按照周期性分類(lèi)周期性運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)周期性重復(fù)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，如擺動(dòng)、振動(dòng)等非周期性運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不重復(fù)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，如一次性直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)定義"靜止"靜止的定義物體位置相對(duì)于某個(gè)參照物不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為相對(duì)于該參照物靜止。靜止?fàn)顟B(tài)的關(guān)鍵特征：物體位置不變必須指明相對(duì)的參照物是一段時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)判斷重要的是，靜止并不意味著物體絕對(duì)不動(dòng)，而是相對(duì)于特定參照物不動(dòng)。在物理學(xué)中，沒(méi)有絕對(duì)靜止的概念，靜止總是相對(duì)的。靜止的實(shí)例：放在桌面上的書(shū)本（相對(duì)于桌面靜止）停在路邊的汽車(chē)（相對(duì)于地面靜止）固定在墻上的時(shí)鐘（相對(duì)于墻壁靜止）坐在教室里的學(xué)生（相對(duì)于教室靜止）動(dòng)與靜的核心區(qū)別位置是否隨時(shí)間變化判斷物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止的核心標(biāo)準(zhǔn)是：物體的位置是否隨時(shí)間發(fā)生變化。如果位置隨時(shí)間變化，則為運(yùn)動(dòng)；如果位置不隨時(shí)間變化，則為靜止。必須有參照物作為判斷依據(jù)判斷物體是否運(yùn)動(dòng)，必須選擇一個(gè)參照物。沒(méi)有參照物，就無(wú)法判斷物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止。選擇不同的參照物，對(duì)同一物體的運(yùn)動(dòng)判斷可能會(huì)得出不同的結(jié)論。動(dòng)與靜不是絕對(duì)的在物理學(xué)中，沒(méi)有絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)的靜止，運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)的概念。同一物體相對(duì)于不同參照物可能既是運(yùn)動(dòng)的又是靜止的。參照物的概念參照物定義用來(lái)判斷其他物體是否運(yùn)動(dòng)或確定其他物體位置的物體，稱(chēng)為參照物。參照物的重要性：是判斷物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的"標(biāo)準(zhǔn)"是描述物體位置的"坐標(biāo)原點(diǎn)"沒(méi)有參照物就無(wú)法判斷運(yùn)動(dòng)與靜止參照物的選擇原則：應(yīng)根據(jù)具體問(wèn)題選擇合適的參照物通常選擇相對(duì)穩(wěn)定的物體作為參照物科學(xué)研究中，選擇便于計(jì)算的參照物常見(jiàn)的參照物：地面（最常用的參照物）教室、房間、車(chē)廂等空間某個(gè)特定的物體（如桌子、椅子）地球（大尺度運(yùn)動(dòng)的參照物）太陽(yáng)（天文觀(guān)測(cè)的參照物）參照物實(shí)際案例1列車(chē)案例分析情景設(shè)定一列火車(chē)正在勻速行駛，車(chē)廂內(nèi)有乘客A和乘客B。以車(chē)廂為參照物乘客A相對(duì)于車(chē)廂是靜止的（坐在座位上不動(dòng)）乘客B相對(duì)于車(chē)廂是運(yùn)動(dòng)的（在車(chē)廂內(nèi)走動(dòng)）以地面為參照物乘客A相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的（隨車(chē)廂一起運(yùn)動(dòng)）乘客B相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的（合成了車(chē)廂運(yùn)動(dòng)和自身運(yùn)動(dòng)）結(jié)論與啟示同一個(gè)物體（乘客A），相對(duì)于不同參照物可能是：相對(duì)于車(chē)廂：靜止相對(duì)于地面：運(yùn)動(dòng)這個(gè)案例清晰地展示了運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性。判斷物體是否運(yùn)動(dòng)，必須明確參照物，否則結(jié)論可能完全相反。參照物實(shí)際案例2樹(shù)木與汽車(chē)案例以地面為參照物路邊的樹(shù)木相對(duì)于地面是靜止的行駛的汽車(chē)相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)?yán)锏某丝拖鄬?duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的以行駛的汽車(chē)為參照物路邊的樹(shù)木相對(duì)于汽車(chē)是運(yùn)動(dòng)的（看起來(lái)樹(shù)木在"后退"）汽車(chē)本身相對(duì)于自己是靜止的（自己不可能相對(duì)自己運(yùn)動(dòng)）汽車(chē)?yán)锏某丝拖鄬?duì)于汽車(chē)是靜止的（假設(shè)乘客坐著不動(dòng)）現(xiàn)象分析當(dāng)我們坐在行駛的汽車(chē)?yán)锵虼巴饪磿r(shí)，會(huì)感覺(jué)樹(shù)木和建筑物在"后退"。這是因?yàn)槲覀冞x擇了汽車(chē)作為參照物。從物理學(xué)角度看：相對(duì)于地面，是汽車(chē)在向前運(yùn)動(dòng)相對(duì)于汽車(chē)，是樹(shù)木在向后運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理物體的運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)取決于所選擇的參照物，沒(méi)有絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)的靜止。相對(duì)性的核心運(yùn)動(dòng)和靜止不是物體的固有屬性，而是物體與參照物之間的關(guān)系科學(xué)意義理解運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性是建立科學(xué)世界觀(guān)的重要基礎(chǔ)多重狀態(tài)同一物體可以同時(shí)處于運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)（相對(duì)不同參照物）參照系選擇科學(xué)研究中應(yīng)選擇最簡(jiǎn)便的參照系來(lái)描述和分析問(wèn)題運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性是物理學(xué)的基本原理之一，它從根本上改變了人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)。伽利略和愛(ài)因斯坦等物理學(xué)家的工作極大地深化了人們對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)性的理解，特別是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論更是將這一概念推向了極致。重難點(diǎn)1：參照物的選擇不同選擇可能得出相反結(jié)論選擇不同的參照物可能導(dǎo)致對(duì)同一運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象得出截然不同甚至相反的結(jié)論。這是初學(xué)者理解運(yùn)動(dòng)概念時(shí)的主要難點(diǎn)之一。例：月球運(yùn)動(dòng)相對(duì)于地球：月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于太陽(yáng)：月球和地球一起繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)例：地球自轉(zhuǎn)相對(duì)于太陽(yáng)：地球自轉(zhuǎn)且公轉(zhuǎn)相對(duì)于地面上的人：人感覺(jué)自己靜止不動(dòng)教學(xué)要點(diǎn)參照物的視角：理解"站在參照物的角度看問(wèn)題"觀(guān)察者位置：區(qū)分觀(guān)察者和參照物的不同宏觀(guān)與微觀(guān)：不同尺度下可能需要不同參照物科學(xué)習(xí)慣：養(yǎng)成明確說(shuō)明參照物的習(xí)慣重難點(diǎn)2：機(jī)械運(yùn)動(dòng)本質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)區(qū)分不是所有的變化都是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。區(qū)分機(jī)械運(yùn)動(dòng)和其他變化是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，也是學(xué)生容易混淆的地方。機(jī)械運(yùn)動(dòng)特征物體位置隨時(shí)間變化物體作為一個(gè)整體移動(dòng)例如：行走、飛行、旋轉(zhuǎn)非機(jī)械運(yùn)動(dòng)變化物體狀態(tài)或性質(zhì)隨時(shí)間變化物體內(nèi)部發(fā)生變化例如：融化、沸騰、生銹常見(jiàn)誤區(qū)形態(tài)變化：冰融化成水不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而是物理變化化學(xué)反應(yīng)：鐵生銹不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而是化學(xué)變化顏色變化：變色龍改變顏色不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變：水蒸發(fā)成水蒸氣不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)合作探究：判斷運(yùn)動(dòng)與靜止1案例1：氣球一個(gè)氣球靜止放在桌面上。討論：相對(duì)于桌面，氣球是運(yùn)動(dòng)還是靜止？相對(duì)于地球，氣球是運(yùn)動(dòng)還是靜止？相對(duì)于太陽(yáng)，氣球是運(yùn)動(dòng)還是靜止？2案例2：飛鳥(niǎo)一只鳥(niǎo)在空中飛行。討論：相對(duì)于地面，鳥(niǎo)是運(yùn)動(dòng)還是靜止？相對(duì)于同速飛行的另一只鳥(niǎo)，這只鳥(niǎo)是運(yùn)動(dòng)還是靜止？如果鳥(niǎo)相對(duì)于空氣靜止不動(dòng)，但空氣正在以10m/s的速度流動(dòng)，相對(duì)于地面，鳥(niǎo)是運(yùn)動(dòng)還是靜止？小組討論方法請(qǐng)同學(xué)們分成4-5人小組，針對(duì)上述案例進(jìn)行討論。討論時(shí)要注意：明確指出每種情況下的參照物判斷物體相對(duì)于該參照物是運(yùn)動(dòng)還是靜止說(shuō)明理由，解釋為什么得出這樣的結(jié)論思考在不同參照系下描述同一運(yùn)動(dòng)的差異運(yùn)動(dòng)的世界多樣性微觀(guān)世界的運(yùn)動(dòng)在我們?nèi)庋蹮o(wú)法直接觀(guān)察的微觀(guān)世界，運(yùn)動(dòng)無(wú)處不在：分子熱運(yùn)動(dòng)：所有物質(zhì)的分子都在不停地運(yùn)動(dòng)，即使是看似靜止的固體電子運(yùn)動(dòng)：原子中的電子圍繞原子核高速運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)：微小顆粒在液體或氣體中的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)：細(xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)不斷移動(dòng)、轉(zhuǎn)化這些微觀(guān)運(yùn)動(dòng)通常需要借助特殊儀器才能觀(guān)察到，但它們是物質(zhì)存在的基本形式。宏觀(guān)世界的運(yùn)動(dòng)在宏觀(guān)尺度上，運(yùn)動(dòng)同樣無(wú)處不在：天體運(yùn)動(dòng)：行星繞恒星轉(zhuǎn)動(dòng)，恒星系統(tǒng)繞銀河系中心運(yùn)動(dòng)地質(zhì)運(yùn)動(dòng)：地殼板塊漂移，造成地震和火山活動(dòng)氣象運(yùn)動(dòng)：大氣環(huán)流，形成各種天氣現(xiàn)象海洋運(yùn)動(dòng)：洋流、潮汐等大規(guī)模水體運(yùn)動(dòng)這些宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成了我們所處的動(dòng)態(tài)宇宙，影響著地球上的生命活動(dòng)。動(dòng)與靜的語(yǔ)言表達(dá)規(guī)范表達(dá)的重要性在物理學(xué)中，準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)至關(guān)重要。特別是在描述運(yùn)動(dòng)和靜止時(shí)，必須明確指出參照物，否則表述就是不完整的，甚至可能是錯(cuò)誤的。標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)格式"A相對(duì)于B是運(yùn)動(dòng)的/靜止的"例如："汽車(chē)相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的"、"乘客相對(duì)于車(chē)廂是靜止的"避免的錯(cuò)誤表達(dá)?"汽車(chē)是運(yùn)動(dòng)的"（未指明參照物）?"我是靜止的"（未指明參照物）?"樹(shù)是不動(dòng)的"（用"不動(dòng)"代替"靜止"，且未指明參照物）實(shí)踐訓(xùn)練：改正下列表述錯(cuò)誤表達(dá)正確表達(dá)這輛車(chē)在動(dòng)這輛車(chē)相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的我坐著不動(dòng)我相對(duì)于座椅是靜止的月亮圍繞地球轉(zhuǎn)月亮相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的風(fēng)吹樹(shù)葉動(dòng)樹(shù)葉相對(duì)于樹(shù)干是運(yùn)動(dòng)的生活中的運(yùn)動(dòng)實(shí)例交通運(yùn)動(dòng)地鐵列車(chē)進(jìn)站、汽車(chē)在道路上行駛、飛機(jī)在空中飛行、自行車(chē)騎行等，這些都是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ?jiàn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。自然運(yùn)動(dòng)潮水漲落、河流流動(dòng)、云朵飄移、風(fēng)吹樹(shù)葉搖擺等自然現(xiàn)象，都是不同形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，展示了大自然的動(dòng)態(tài)美。體育運(yùn)動(dòng)跑步、游泳、打球、跳躍等各種體育活動(dòng)，本質(zhì)上都是人體及相關(guān)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的多樣性和復(fù)雜性。更多生活案例分析鐘表指針：相對(duì)于表盤(pán)做圓周運(yùn)動(dòng)開(kāi)合的門(mén)：相對(duì)于門(mén)框做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)洗衣機(jī)甩干：衣物相對(duì)于筒壁做復(fù)雜運(yùn)動(dòng)電風(fēng)扇葉片：相對(duì)于風(fēng)扇座做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)投擲的物體：相對(duì)于地面做拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)木馬：相對(duì)于地面做圓周運(yùn)動(dòng)彈簧玩具：相對(duì)于地面做振動(dòng)運(yùn)動(dòng)劃船：相對(duì)于水面和岸邊做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)生活中的靜止實(shí)例建筑物與固定設(shè)施我們生活環(huán)境中的許多物體相對(duì)于地面是靜止的：建筑物：高樓大廈、橋梁、道路等相對(duì)于地面靜止固定裝置：路燈、交通信號(hào)燈、雕塑等相對(duì)于地面靜止家具：桌椅、衣柜、書(shū)架等相對(duì)于房間靜止這些靜止的物體為我們提供了穩(wěn)定的生活環(huán)境和參照系。靜止?fàn)顟B(tài)的人坐著的人：相對(duì)于座椅靜止站立的人：相對(duì)于地面靜止睡眠中的人：相對(duì)于床鋪靜止物品的靜止?fàn)顟B(tài)桌上的物品：書(shū)本、筆記本電腦、水杯等相對(duì)于桌面靜止掛在墻上的物品：時(shí)鐘、畫(huà)框、鏡子等相對(duì)于墻壁靜止放在地上的物品：鞋子、背包、地毯等相對(duì)于地面靜止課堂小練習(xí)一選擇題下列說(shuō)法正確的是（）A.汽車(chē)行駛，所以一定是運(yùn)動(dòng)的B.房屋固定在地上，所以一定是靜止的C.汽車(chē)相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的D.運(yùn)動(dòng)和靜止是物體的固有屬性以下哪種說(shuō)法是科學(xué)的（）A.月球是運(yùn)動(dòng)的B.樹(shù)木是靜止的C.飛機(jī)相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的D.我始終是靜止的判斷題物體的運(yùn)動(dòng)或靜止是絕對(duì)的，不依賴(lài)于參照物。（）同一物體可以同時(shí)既是運(yùn)動(dòng)的又是靜止的。（）機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指物體位置隨時(shí)間的變化。（）簡(jiǎn)答題小明坐在行駛的列車(chē)上。請(qǐng)分析：相對(duì)于列車(chē)，小明是運(yùn)動(dòng)還是靜止？為什么？相對(duì)于地面，小明是運(yùn)動(dòng)還是靜止？為什么？判斷下列現(xiàn)象是否屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并說(shuō)明理由：氣球膨脹冰融化成水降落傘下落鐵生銹思維拓展人行走時(shí)的多層次運(yùn)動(dòng)當(dāng)我們行走時(shí)，身體各部分同時(shí)存在多種不同的運(yùn)動(dòng)：宏觀(guān)層面：整個(gè)人相對(duì)于地面做前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中觀(guān)層面：四肢相對(duì)于軀干做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)微觀(guān)層面：肌肉纖維收縮，血液在血管中流動(dòng)分子層面：體內(nèi)分子不斷運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行新陳代謝這種多層次的運(yùn)動(dòng)展示了物理世界的復(fù)雜性和層次性，同一物體在不同尺度下可以同時(shí)存在多種運(yùn)動(dòng)形式。天體自轉(zhuǎn)與人類(lèi)感知地球每天都在自轉(zhuǎn)，但我們?yōu)槭裁锤杏X(jué)不到這種運(yùn)動(dòng)？速度均勻：地球自轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，沒(méi)有加速度變化共同參照系：我們和周?chē)h(huán)境共享同一參照系感官局限：人類(lèi)感官無(wú)法直接感知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)適應(yīng)進(jìn)化：人類(lèi)已適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)環(huán)境科學(xué)史小故事伽利略與相對(duì)運(yùn)動(dòng)意大利科學(xué)家伽利略（1564-1642）是第一個(gè)系統(tǒng)研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)概念的科學(xué)家。他通過(guò)著名的"船上實(shí)驗(yàn)"闡述了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性：如果你在一艘勻速航行的船的船艙內(nèi)，你無(wú)法通過(guò)觀(guān)察船艙內(nèi)的現(xiàn)象判斷船是靜止的還是勻速運(yùn)動(dòng)的。在船艙內(nèi)扔球、跳躍等動(dòng)作，與在靜止的陸地上沒(méi)有區(qū)別。這一觀(guān)察奠定了經(jīng)典力學(xué)中慣性參考系的概念基礎(chǔ)，也是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的重要思想來(lái)源。伽利略的工作挑戰(zhàn)了亞里士多德關(guān)于絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)，促進(jìn)了物理學(xué)的革命性發(fā)展。牛頓與絕對(duì)空間艾薩克·牛頓（1643-1727）在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出了"絕對(duì)空間"的概念：牛頓認(rèn)為存在一個(gè)絕對(duì)靜止的空間背景相對(duì)于這個(gè)絕對(duì)空間，可以定義絕對(duì)運(yùn)動(dòng)他用著名的"水桶實(shí)驗(yàn)"來(lái)論證絕對(duì)空間的存在實(shí)驗(yàn)演示：運(yùn)動(dòng)與相對(duì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容小車(chē)實(shí)驗(yàn)：在桌面上放置一輛小車(chē)和一個(gè)小物體推動(dòng)小車(chē)，觀(guān)察小物體相對(duì)于小車(chē)和桌面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)讓小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)，在小車(chē)上放置一個(gè)小球，觀(guān)察小球相對(duì)于小車(chē)和地面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參照物轉(zhuǎn)換演示：使用視頻展示從不同參照物看同一運(yùn)動(dòng)的效果分別從地面角度和車(chē)內(nèi)角度拍攝行駛的汽車(chē)對(duì)比兩段視頻中物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)差異這些實(shí)驗(yàn)直觀(guān)地展示了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，幫助學(xué)生理解參照物的重要性和選擇不同參照物導(dǎo)致的觀(guān)察差異。學(xué)生活動(dòng)請(qǐng)5-6名學(xué)生上臺(tái)參與以下模擬活動(dòng)：人體參照物模擬：一名學(xué)生站立不動(dòng)作為"參照物"其他學(xué)生圍繞"參照物"以不同方式運(yùn)動(dòng)請(qǐng)全班觀(guān)察并描述各個(gè)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)交換"參照物"角色，重復(fù)觀(guān)察運(yùn)動(dòng)狀態(tài)討論：參與活動(dòng)的學(xué)生分享自己作為不同角色的感受生活實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)地面行走體驗(yàn)當(dāng)我們?cè)谄胀ǖ孛嫔闲凶邥r(shí)，我們能夠相對(duì)輕松地保持平衡和勻速前進(jìn)。這是因?yàn)槲覀兊膮⒄瘴铮ǖ孛妫┦庆o止的，我們只需要克服摩擦力和空氣阻力即可。傳送帶體驗(yàn)當(dāng)我們?cè)谝苿?dòng)的傳送帶（如機(jī)場(chǎng)步行道）上行走時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的體驗(yàn)。如果與傳送帶同向行走，會(huì)感覺(jué)移動(dòng)速度加快；如果逆向行走，則需要更大的力才能前進(jìn)。現(xiàn)象分析這種差異是由于參照物（傳送帶）本身在運(yùn)動(dòng)，我們的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)（步行速度）和傳送帶運(yùn)動(dòng)的疊加。這直觀(guān)地展示了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。課后體驗(yàn)建議請(qǐng)同學(xué)們課后嘗試以下生活中的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，并記錄自己的感受和觀(guān)察：在移動(dòng)的公交車(chē)上行走，比較與車(chē)前進(jìn)方向相同和相反時(shí)的感受差異在電梯上升或下降過(guò)程中投擲一個(gè)小球，觀(guān)察球的運(yùn)動(dòng)軌跡在轉(zhuǎn)彎的車(chē)輛中放置一個(gè)小球，觀(guān)察小球的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)比在靜止和運(yùn)動(dòng)的交通工具上進(jìn)行簡(jiǎn)單活動(dòng)（如倒水、玩球）的差異新知整理運(yùn)動(dòng)和靜止的判斷標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)定義物體位置隨時(shí)間變化的過(guò)程叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)靜止定義物體位置相對(duì)于某個(gè)參照物不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為相對(duì)于該參照物靜止判斷步驟確定參照物→觀(guān)察物體位置是否隨時(shí)間變化→得出結(jié)論正確表達(dá)A相對(duì)于B是運(yùn)動(dòng)的/靜止的參照物與相對(duì)性的聯(lián)系參照物的作用：提供判斷物體位置變化的標(biāo)準(zhǔn)建立描述運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系相對(duì)性的本質(zhì)：運(yùn)動(dòng)和靜止不是物體的固有屬性而是物體與參照物之間的關(guān)系選擇不同參照物可得出不同結(jié)論知識(shí)結(jié)構(gòu)圖機(jī)械運(yùn)動(dòng)位置隨時(shí)間變化靜止位置不隨時(shí)間變化參照物判斷運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)性易錯(cuò)點(diǎn)提醒忽略參照物最常見(jiàn)的錯(cuò)誤是在描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)忽略參照物。例如說(shuō)"汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)"而不是"汽車(chē)相對(duì)于地面在運(yùn)動(dòng)"。記住：沒(méi)有參照物，就不能判斷運(yùn)動(dòng)或靜止。誤認(rèn)為運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的一些學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為運(yùn)動(dòng)是物體的固有屬性，不理解其相對(duì)性。例如認(rèn)為"行駛的汽車(chē)一定是運(yùn)動(dòng)的"，忽略了相對(duì)于不同參照物可能有不同結(jié)論?；煜龣C(jī)械運(yùn)動(dòng)與其他變化將化學(xué)變化、狀態(tài)變化等誤認(rèn)為是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。例如認(rèn)為"水沸騰"是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這是概念混淆。機(jī)械運(yùn)動(dòng)必須是物體位置的變化，而非狀態(tài)或性質(zhì)的變化。典型錯(cuò)誤示例與糾正錯(cuò)誤表述錯(cuò)誤原因正確表述"地球是運(yùn)動(dòng)的"未指明參照物"地球相對(duì)于太陽(yáng)是運(yùn)動(dòng)的""坐著的人是靜止的"未指明參照物"坐著的人相對(duì)于座椅是靜止的""冰塊融化是機(jī)械運(yùn)動(dòng)"混淆狀態(tài)變化與機(jī)械運(yùn)動(dòng)"冰塊融化是物理變化，不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)""地球自轉(zhuǎn)，所以地面上的人是運(yùn)動(dòng)的"忽略了參照物物理思維遷移數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)變換與物理中的參照系物理學(xué)中的參照系變換與數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)變換有密切聯(lián)系：坐標(biāo)原點(diǎn)：對(duì)應(yīng)物理中的參照物位置坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)：對(duì)應(yīng)參照系的方向變化坐標(biāo)變換公式：描述不同參照系中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換理解這種聯(lián)系有助于同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)更高級(jí)物理時(shí)（如相對(duì)運(yùn)動(dòng)、慣性系變換等）建立更清晰的物理模型。物理建