課本在第二節的開(kāi)始提出了一個(gè)問(wèn)題
截取自人教版《高中物理》
根據前面學(xué)習的內容,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(wèn)某個(gè)時(shí)間這輛汽車(chē)的位置,并且要準確地描述出來(lái),那我們就需要學(xué)習新的內容了。
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(shuō)到時(shí)間,不能不說(shuō)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 分是指這節課開(kāi)始和結束的時(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)間的數軸上,時(shí)刻用點(diǎn)表示,時(shí)間間隔用線(xiàn)段表示。我們平時(shí)說(shuō)的時(shí)間,有時(shí)指的是時(shí)刻,有時(shí)指的是時(shí)間間隔,要根據上下文認清它的含義。
先來(lái)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(kāi)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(jì)時(shí)10秒,《新聞聯(lián)播》時(shí)長(cháng)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)間間隔的區別,我們再來(lái)看看時(shí)間的特點(diǎn):時(shí)間具有單向性或者不可逆性。意味著(zhù)時(shí)間可以向前流動(dòng),但無(wú)法實(shí)現時(shí)間倒流。既然時(shí)間具有單向性,人們往往用時(shí)間軸來(lái)描述時(shí)間。時(shí)間軸也有類(lèi)似坐標軸的五要素:計時(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)為計時(shí)起點(diǎn),計時(shí)起點(diǎn)的選取原則上是任意的,不過(guò)實(shí)際問(wèn)題中常常以所研究的時(shí)間的初始時(shí)刻作為計時(shí)起點(diǎn)。選好了起點(diǎn)后用一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示時(shí)刻,用一段線(xiàn)段來(lái)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(lái)看時(shí)間間隔的說(shuō)法,比如時(shí)間軸上0~2線(xiàn)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,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(xiàn)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(xiàn)段表示。
那么7秒內的后3秒表示的是什么呢?7秒內時(shí)間軸上用0~7線(xiàn)段表示,7秒內的后3秒,時(shí)間軸上顯然指的是4~7線(xiàn)段,即第五秒到第七秒。
再來(lái)看看時(shí)刻的說(shuō)法,比如兩秒初指的就是第二秒開(kāi)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(kāi)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(shuō)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)間軸上當兩個(gè)點(diǎn)無(wú)限接近時(shí),兩點(diǎn)之間的線(xiàn)段就可以看成點(diǎn)了,意味著(zhù)它們之間的時(shí)間間隔就相當于時(shí)刻了。時(shí)刻表示物體運動(dòng)的某個(gè)瞬間類(lèi)似于一張照片,而時(shí)間間隔能夠展示物體運動(dòng)的一個(gè)過(guò)程,類(lèi)似于一段視頻;正如一張張連續的照片可以組成視頻,一系列連續時(shí)刻的積累便構成時(shí)間間隔。物理上說(shuō)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動(dòng)的連續性。
練習與應用
1. 以下各種說(shuō)法中,哪些指時(shí)間間隔?哪些指時(shí)刻?
(1)列車(chē)員說(shuō):火車(chē)8時(shí)42分到站,停車(chē)8分。
(2)您這么早就來(lái)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。
答案:(1)8點(diǎn)42分是時(shí)刻,停車(chē)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內是時(shí)間間隔
此題建議不熟悉的同學(xué)畫(huà)一下時(shí)間軸,通過(guò)標注會(huì )很快的熟悉這部分內容。
總結
時(shí)刻指的是一個(gè)時(shí)間節點(diǎn),在時(shí)間軸上用點(diǎn)來(lái)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(xiàn)段來(lái)表示。前三秒,第五秒,后兩秒內,第三秒到第五秒等均指時(shí)間間隔。