自然科学基础3(第三章)
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自然科学基础
第三章 自然界的运动性
曹凤云
辅导
xxddcfy@
第三章 自然界的运动性
第一节 物体的最简单运动方式
1、理解描述运动的相对性 任何物体的静止都是相对的、有条件的， 而运动是绝对的。 （1）参照系：描述物体运动的标准物 （2）坐标系：直线坐标系；平面直角坐标 系。
例题1：一位学生在作文中写到：“红日从东方冉 冉升起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上， 欣赏着窗外的景物，只见路旁的树木急速地向后 退去……”试指出“升起”、“奔驰”、“静靠”、 “后退”这几种运动形式所对应的参照物。 例题1：船上的旅客看到岸边的树正向北运动，旅 客是以 船 作为参照物的；这时船朝 向行驶。 正南 方
5、理解力对物体做功的因数 力对物体做功有两个不可缺少的因数： 第一、力F是指某物体对运动物体所施的力。 第二、位移S是物体的位移，也即力的作用点 的位移。 物体由于运动反映出它做功的本领，而由 于运动具有的能是物体的动能；由相互作用的 物体或物体内部相对位置所决定而具有的能称 为势能。
1、当你用手使劲拍桌面时，手也会感到疼痛，为什么? 答：手会受到桌面的反作用力，使皮肤表面的感觉器官 通过神经末稍将痛感传到大脑，大脑又将指令传回，一 般疼痛时，毛细血管破裂，发生瘀血、青肿现象。 2、用锤压钉，很难把钉压入木块。如果用锤子击钉，钉就 可以进入木块，请说明之。 答：用锤击钉，锤头的动量变化大，相互作用力大，使 钉子易于进入木板。 3、一个质量为1千克的物体，从6米高处自由落下1米，如 果空气阻力忽略不计，那么该物体的机械能减少 了…………………… ( B )。 （A）60焦耳 （B）0焦耳 （C）6焦耳 （D）600焦耳
1、地球的自转 两点：一是自转特征，；二是自转影响， 即在自然现象上的反映。 （1）地球自转特征即规律性 ： 体现在方向、周期和速度上。地球自转 的方向是自西向东转，也就是在北极上空， 看地球是逆时针转的；地球的自转是周期性 的运动，自转的周期是一日，即一个太阳日； 自转有角速度和线速度之分，全球各地的角 速度是一致的，线速度因所处纬度和高度而 各不相同。
图
自转角速度和线速度
地球公转的直接影响表现在太阳高度和昼夜 长短的变化上。地球表面某一地区在地球公转的不 同位置时，它的太阳高度和昼夜长短是不同的。 例如中国大部分地区夏至日太阳高度最高，白 昼最长，然后逐渐减小，到冬至日时太阳高度为最 低，白昼也最短。这一大家都熟知的现象就是地球 公转造成的。这使得该地区接受太阳辐射的程度在 一年中发生很大变化。
4、理解牛顿运动定律 （1）、牛顿第一定律：物体不受外力作用 （或所受外力的合理为零）时，它将保持静 止或匀速直线运动状态，直到外力改变它的 运动状态为止。 力不是维持运动的原因，力是使物体运 动状态改变的原因。
牛顿第一定律也称为惯性定律；质量是 物体惯性大小的量度，质量较小的物体惯性 较小，质量较大的物体惯性较大；惯性反映 了物体改变运动状态的难以程度。 （2）牛顿第二定律：物体受到外力作用时， 物体的加速度与作用在物体上的合外力成正 比，与物体的质量成反比；加速度的方向与 合外力的方向一致。
5、地球五带：指热带、南温带、北温带、 南寒带、北寒带 6、时刻：分为地方时：根据太阳的位置确 定的本地或本经度的时间 7、标准时：一定时区共同使用的时又分为 区时和法定时 8、国际日界线： 规定——从西向东越过国际日界线时日 期减少一天；从东向西越过国际日界线时日 期要增加一天
请欣赏
图
二分二至时地球的位置与黄赤交角
（2）地球公转的周期：
可以简单讲是一年。严格讲有四种周期， 其中只有恒星年是地球公转的真正周期，其它年 由于其参考点是移动的，都不是公转的真正周期。 但实际使用的是回归年，回归年实际意义 最大，与地球的季节变化密切相关，是用太阳在 黄道上连续两次过春分点的时间间隔测定的。地 球公转的速度也有角速度和线速度之分。 在分析“地球公转的轨道是怎样的，如何确 定公转的周期”这一问题时就应该如上所述加以 回答 。
运用地球的自转和公转二者之间的联系与 区别。请判断一系列自然现象，如昼夜、四季、 极昼、极夜、动物的行居、鸟类的迁徙等现象 是否与自转或公转有关，是分别造成的原因， 还是共同影响的结果。通过总结和讨论，有助 于对地球自转和公转重要意义的理解。
二、季节和历法 1、四季和五带 （1）四季产生的原因 地球公转的影响更重要的是造成了四季的演变。 地球获得热量多少的重要原因是太阳光射向地面的 倾斜程度（即太阳高度）和照射时间（即昼夜长 短）。因此当进一步分析地球为什么会有四季更替 现象出现，可以指出这与地球公转的存在、公转的 规律性有间接联系。 其重要原因是太阳光射向地面的倾斜程度，即 太阳高度。夏季就是太阳高度最大的季节，此外， 夏季每日的白昼时间即光照长短要明显大于冬季。
时在不同纬度上线速度不同引起的。地球上的物体倾向于保持
原来的运动状态，可地球在自转着，相对而言水平运动的物体 就发生了偏转。从北极向赤道上的某一点运动的物体，当一定 时间后到达赤道上时，由于地球的自转，预定的目标已经向东 偏转了，以致物体落在目标以西，这就是地转偏向力的表现。 此外，根据计算公式，位于赤道处的偏转力等于零，自赤道向 两极偏转力逐渐增大，因此在南北两半球不同纬度带运动的物 体，自赤道起始向北或向南分别偏向于一方。这种力对运动着 的气体和液体起着同样的作用，具体反映在北半球的水平运动 表现为右偏，北风逐渐变成东北风，东风逐渐变成东南风，自 南向北流动的河流冲刷右岸；南半球的水平运动表现为左偏， 北风逐渐变成西北风，东风逐渐变成东北风，自北向南流动的 河流冲刷左岸。这就是地球上南北流向河流的河谷不对称的原 因。
2、了解描述物体运动的几个物理量 （1）位移：描述物体空间位置变化的距离和 方向。 （2）速度：描述物体位置的变化快慢和位置 变化的方向。 （3）加速度：描述物体速度变化的快慢和变 化的方向。
3、了解几种特殊运动的规律 （1）匀速直线运动：物体的速率恒定，运动 方向不变。 （2）匀加速直线运动：物体的速率均匀变化， 加速度恒定，运动方向沿直线。如自由落体 运动。 （3）匀速圆周运动：物体以恒定的速率V在 半径为R的圆周上的运动；加速度的大小不变， 但方向始终指向圆心。 （4）简谐振动：物体在中心的平衡位置附近 来回地振荡式运动。
这就可以说明这样一个现象：地球一月是在近日点， 为什么对北半球而言却是冬季，七月在远日点却是 夏季？这就是因为地球离太阳的远近并不是决定获 得热量多少的主要因素。又如，在南半球称为夏季 时地球是什么状态？这是在地球公转到整个季节太 阳都直射在南半球，造成南半球的太阳高度最大， 白昼时间也长。这里要重视地轴倾斜带来的影响， 它是造成地面太阳高度和昼夜长短的变化，产生四 季更替现象的重要原因。
牛顿第二定律表示的是合外力与加速度之 间的瞬时关系。 物体的惯性是本身的属性，和运动状态没 有关系。 （3）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力 和反作用力，同在一直线上，大小相等，方向 相反，分别作用在两个物体上。 作用力和反作用力是成对出现，同时产生， 同时消灭，分别作用在两个物体上，不能相互 抵消，它们是属于同种性质的力。
（2）时区的分布特点和换算规律： 在世界地图上由零度经线向东为东时 区，由东一区逐渐过渡到东十二区；向西 为西时区，由西一区逐渐过渡到西十二区。 每15经度为一个时区。同一时区内标准时 是相同的，相差一个时区就相隔一个小时。
注意：换算时位于本时区以东则要增加，向
西则减少。 如东八区9时，则此时东九区因为是位于 其东，要加时，则是10时。 又如已知东八区的区时是20：00，则此时 西十区为几时？因为相隔18个时区，并且向西 去要减时，它的区时是2：00。再如很特殊的， 已知西十二区是十二月三十一日15：15，则此 时东十二区却是一月一日15：15，同样是因为 相隔24个时区，但向东去要加时。
（3）国际日界线的规定 这是大致以东、西经180度为界确定的， 具体也请看“世界理论时区图”。
Байду номын сангаас
要记住：
从西向东越过国际日界线时日期要减少一天； 从东向西越过国际日界线时日期要增加一天。
小结：
1、地球自转的规律：体现在确定的方向、 周期和速度上 2、地球的自转的影响：表现为天体的周日 运动和地转偏向力 3、地球公转的特征：体现在严格的轨道、 周期和速度上 4、地球公转的直接影响：表现在太阳高度 和昼夜长短的变化上
2、时间和时区 （1）时间规定的来历，是源于地球自转和公转的 严格的规律性。“时间”的重点在标准时，标准时 是怎样确定的、与地方时又有何区别呢？ 根据太阳的位置确定的本地或本经度的时间称为 地方时（即太阳正南为中午12时），一定时区共同 使用的时间称为标准时。每个时区跨经度15度，整 个地球就被划分为24个时区。可以参看教材上207 页的“世界理论时区图”。还要搞清标准时为什么 又有区时和法定时的规定。
图
地球自转的方向
有这么一个问题：在地球上何处的线速度最大？ 显然是在赤道上。此外高处的线速度要大于低 处，如山顶上的线速度要比同纬度的地面上大， 这是比较容易理解的。 （2）地球自转的影响： 地球的自转的影响表现为昼夜变化等天体的 周日运动和地转偏向力。日月星辰的东升西落的 现象就是自转概念最好的说明，尤其是太阳造成 了地球的昼夜交替，有利于地表热量平衡。 地转偏向力对地球大气和洋流的运动有影响， 但这一概念的真正理解是有难度的，这里要求记 住这一名称。这是使沿地球表面运动的物体的方 向发生偏转的的一种惯性力,是由于地球自转
2、地球的公转 两点：公转特征和公转影响 （1）地球公转的特征： 体现在其运动时严格的轨道、周期和速度上。 对轨道问题应说明三点：第一地球公转的轨道 是一个椭圆，太阳就位于椭圆的一个焦点上； 第二地球公转的方向也是自西向东的，与自转 的方向是相同的；第三地轴在公转时是倾斜的， 与黄道面有66°34ˊ的交角。
6、应用动量定律解释现象
请参阅教材189页上列举的事例，能定性解释 其道理。 本教材有关动量的计算不作要求，但定性解释 一些现象是必须要掌握的。 例如： 1．在装运精密仪器等物品时，常用泡沫塑料等来充 填，用动量原理加以说明。 是由于泡沫塑料弹性大，在碰撞时延长了作用 时间，减少了平均冲力 ，泡沫塑料密度小，价廉， 加工方便
例如： 2、撑杆跳高运动比赛时，在运动员越杆落地 的地面铺上很厚的海绵地垫，请说明这起什 么作用？为什么要采取这样的措施。或（撑 竿跳高时沙坑里要垫上很厚的泡沫塑料或海 绵气垫，为什么？） 延长作用时间，减小冲量，避免运动员 受伤。
第二节
天体的运行
这部分内容是天体的运行，主要涉 及地球的运动规律及其对自然界和人类生 活的影响。地球的运动包括公转和自转， 其影响主要是形成了四季和五带，可确定 时间和历法。此外还介绍了天气和气候的 知识
（2）五带的划分 五带：指热带、南温带、北温带、南寒带、北寒 带。 五带是以纬度为界来划分的，其界线为南、北回 归线和南、北极圈。热带是南、北回归线之间的地带， 太阳高度大，光照强烈，昼夜长短变化不大。南、北 温带是南、北回归线分别与南、北极圈之间的地带， 太阳终年不会直射，昼夜长短变化大。南、北寒带是 南、北极圈分别到南、北极之间的地带，太阳高度很 小，光照强度低，夏季和冬季分别出现极昼和极夜现 象。
第三章 自然界的运动性
曹凤云
辅导
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第三章 自然界的运动性
第一节 物体的最简单运动方式
1、理解描述运动的相对性 任何物体的静止都是相对的、有条件的， 而运动是绝对的。 （1）参照系：描述物体运动的标准物 （2）坐标系：直线坐标系；平面直角坐标 系。
例题1：一位学生在作文中写到：“红日从东方冉 冉升起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上， 欣赏着窗外的景物，只见路旁的树木急速地向后 退去……”试指出“升起”、“奔驰”、“静靠”、 “后退”这几种运动形式所对应的参照物。 例题1：船上的旅客看到岸边的树正向北运动，旅 客是以 船 作为参照物的；这时船朝 向行驶。 正南 方
5、理解力对物体做功的因数 力对物体做功有两个不可缺少的因数： 第一、力F是指某物体对运动物体所施的力。 第二、位移S是物体的位移，也即力的作用点 的位移。 物体由于运动反映出它做功的本领，而由 于运动具有的能是物体的动能；由相互作用的 物体或物体内部相对位置所决定而具有的能称 为势能。
1、当你用手使劲拍桌面时，手也会感到疼痛，为什么? 答：手会受到桌面的反作用力，使皮肤表面的感觉器官 通过神经末稍将痛感传到大脑，大脑又将指令传回，一 般疼痛时，毛细血管破裂，发生瘀血、青肿现象。 2、用锤压钉，很难把钉压入木块。如果用锤子击钉，钉就 可以进入木块，请说明之。 答：用锤击钉，锤头的动量变化大，相互作用力大，使 钉子易于进入木板。 3、一个质量为1千克的物体，从6米高处自由落下1米，如 果空气阻力忽略不计，那么该物体的机械能减少 了…………………… ( B )。 （A）60焦耳 （B）0焦耳 （C）6焦耳 （D）600焦耳
1、地球的自转 两点：一是自转特征，；二是自转影响， 即在自然现象上的反映。 （1）地球自转特征即规律性 ： 体现在方向、周期和速度上。地球自转 的方向是自西向东转，也就是在北极上空， 看地球是逆时针转的；地球的自转是周期性 的运动，自转的周期是一日，即一个太阳日； 自转有角速度和线速度之分，全球各地的角 速度是一致的，线速度因所处纬度和高度而 各不相同。
图
自转角速度和线速度
地球公转的直接影响表现在太阳高度和昼夜 长短的变化上。地球表面某一地区在地球公转的不 同位置时，它的太阳高度和昼夜长短是不同的。 例如中国大部分地区夏至日太阳高度最高，白 昼最长，然后逐渐减小，到冬至日时太阳高度为最 低，白昼也最短。这一大家都熟知的现象就是地球 公转造成的。这使得该地区接受太阳辐射的程度在 一年中发生很大变化。
4、理解牛顿运动定律 （1）、牛顿第一定律：物体不受外力作用 （或所受外力的合理为零）时，它将保持静 止或匀速直线运动状态，直到外力改变它的 运动状态为止。 力不是维持运动的原因，力是使物体运 动状态改变的原因。
牛顿第一定律也称为惯性定律；质量是 物体惯性大小的量度，质量较小的物体惯性 较小，质量较大的物体惯性较大；惯性反映 了物体改变运动状态的难以程度。 （2）牛顿第二定律：物体受到外力作用时， 物体的加速度与作用在物体上的合外力成正 比，与物体的质量成反比；加速度的方向与 合外力的方向一致。
5、地球五带：指热带、南温带、北温带、 南寒带、北寒带 6、时刻：分为地方时：根据太阳的位置确 定的本地或本经度的时间 7、标准时：一定时区共同使用的时又分为 区时和法定时 8、国际日界线： 规定——从西向东越过国际日界线时日 期减少一天；从东向西越过国际日界线时日 期要增加一天
请欣赏
图
二分二至时地球的位置与黄赤交角
（2）地球公转的周期：
可以简单讲是一年。严格讲有四种周期， 其中只有恒星年是地球公转的真正周期，其它年 由于其参考点是移动的，都不是公转的真正周期。 但实际使用的是回归年，回归年实际意义 最大，与地球的季节变化密切相关，是用太阳在 黄道上连续两次过春分点的时间间隔测定的。地 球公转的速度也有角速度和线速度之分。 在分析“地球公转的轨道是怎样的，如何确 定公转的周期”这一问题时就应该如上所述加以 回答 。
运用地球的自转和公转二者之间的联系与 区别。请判断一系列自然现象，如昼夜、四季、 极昼、极夜、动物的行居、鸟类的迁徙等现象 是否与自转或公转有关，是分别造成的原因， 还是共同影响的结果。通过总结和讨论，有助 于对地球自转和公转重要意义的理解。
二、季节和历法 1、四季和五带 （1）四季产生的原因 地球公转的影响更重要的是造成了四季的演变。 地球获得热量多少的重要原因是太阳光射向地面的 倾斜程度（即太阳高度）和照射时间（即昼夜长 短）。因此当进一步分析地球为什么会有四季更替 现象出现，可以指出这与地球公转的存在、公转的 规律性有间接联系。 其重要原因是太阳光射向地面的倾斜程度，即 太阳高度。夏季就是太阳高度最大的季节，此外， 夏季每日的白昼时间即光照长短要明显大于冬季。
时在不同纬度上线速度不同引起的。地球上的物体倾向于保持
原来的运动状态，可地球在自转着，相对而言水平运动的物体 就发生了偏转。从北极向赤道上的某一点运动的物体，当一定 时间后到达赤道上时，由于地球的自转，预定的目标已经向东 偏转了，以致物体落在目标以西，这就是地转偏向力的表现。 此外，根据计算公式，位于赤道处的偏转力等于零，自赤道向 两极偏转力逐渐增大，因此在南北两半球不同纬度带运动的物 体，自赤道起始向北或向南分别偏向于一方。这种力对运动着 的气体和液体起着同样的作用，具体反映在北半球的水平运动 表现为右偏，北风逐渐变成东北风，东风逐渐变成东南风，自 南向北流动的河流冲刷右岸；南半球的水平运动表现为左偏， 北风逐渐变成西北风，东风逐渐变成东北风，自北向南流动的 河流冲刷左岸。这就是地球上南北流向河流的河谷不对称的原 因。
2、了解描述物体运动的几个物理量 （1）位移：描述物体空间位置变化的距离和 方向。 （2）速度：描述物体位置的变化快慢和位置 变化的方向。 （3）加速度：描述物体速度变化的快慢和变 化的方向。
3、了解几种特殊运动的规律 （1）匀速直线运动：物体的速率恒定，运动 方向不变。 （2）匀加速直线运动：物体的速率均匀变化， 加速度恒定，运动方向沿直线。如自由落体 运动。 （3）匀速圆周运动：物体以恒定的速率V在 半径为R的圆周上的运动；加速度的大小不变， 但方向始终指向圆心。 （4）简谐振动：物体在中心的平衡位置附近 来回地振荡式运动。
这就可以说明这样一个现象：地球一月是在近日点， 为什么对北半球而言却是冬季，七月在远日点却是 夏季？这就是因为地球离太阳的远近并不是决定获 得热量多少的主要因素。又如，在南半球称为夏季 时地球是什么状态？这是在地球公转到整个季节太 阳都直射在南半球，造成南半球的太阳高度最大， 白昼时间也长。这里要重视地轴倾斜带来的影响， 它是造成地面太阳高度和昼夜长短的变化，产生四 季更替现象的重要原因。
牛顿第二定律表示的是合外力与加速度之 间的瞬时关系。 物体的惯性是本身的属性，和运动状态没 有关系。 （3）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力 和反作用力，同在一直线上，大小相等，方向 相反，分别作用在两个物体上。 作用力和反作用力是成对出现，同时产生， 同时消灭，分别作用在两个物体上，不能相互 抵消，它们是属于同种性质的力。
（2）时区的分布特点和换算规律： 在世界地图上由零度经线向东为东时 区，由东一区逐渐过渡到东十二区；向西 为西时区，由西一区逐渐过渡到西十二区。 每15经度为一个时区。同一时区内标准时 是相同的，相差一个时区就相隔一个小时。
注意：换算时位于本时区以东则要增加，向
西则减少。 如东八区9时，则此时东九区因为是位于 其东，要加时，则是10时。 又如已知东八区的区时是20：00，则此时 西十区为几时？因为相隔18个时区，并且向西 去要减时，它的区时是2：00。再如很特殊的， 已知西十二区是十二月三十一日15：15，则此 时东十二区却是一月一日15：15，同样是因为 相隔24个时区，但向东去要加时。
（3）国际日界线的规定 这是大致以东、西经180度为界确定的， 具体也请看“世界理论时区图”。
Байду номын сангаас
要记住：
从西向东越过国际日界线时日期要减少一天； 从东向西越过国际日界线时日期要增加一天。
小结：
1、地球自转的规律：体现在确定的方向、 周期和速度上 2、地球的自转的影响：表现为天体的周日 运动和地转偏向力 3、地球公转的特征：体现在严格的轨道、 周期和速度上 4、地球公转的直接影响：表现在太阳高度 和昼夜长短的变化上
2、时间和时区 （1）时间规定的来历，是源于地球自转和公转的 严格的规律性。“时间”的重点在标准时，标准时 是怎样确定的、与地方时又有何区别呢？ 根据太阳的位置确定的本地或本经度的时间称为 地方时（即太阳正南为中午12时），一定时区共同 使用的时间称为标准时。每个时区跨经度15度，整 个地球就被划分为24个时区。可以参看教材上207 页的“世界理论时区图”。还要搞清标准时为什么 又有区时和法定时的规定。
图
地球自转的方向
有这么一个问题：在地球上何处的线速度最大？ 显然是在赤道上。此外高处的线速度要大于低 处，如山顶上的线速度要比同纬度的地面上大， 这是比较容易理解的。 （2）地球自转的影响： 地球的自转的影响表现为昼夜变化等天体的 周日运动和地转偏向力。日月星辰的东升西落的 现象就是自转概念最好的说明，尤其是太阳造成 了地球的昼夜交替，有利于地表热量平衡。 地转偏向力对地球大气和洋流的运动有影响， 但这一概念的真正理解是有难度的，这里要求记 住这一名称。这是使沿地球表面运动的物体的方 向发生偏转的的一种惯性力,是由于地球自转
2、地球的公转 两点：公转特征和公转影响 （1）地球公转的特征： 体现在其运动时严格的轨道、周期和速度上。 对轨道问题应说明三点：第一地球公转的轨道 是一个椭圆，太阳就位于椭圆的一个焦点上； 第二地球公转的方向也是自西向东的，与自转 的方向是相同的；第三地轴在公转时是倾斜的， 与黄道面有66°34ˊ的交角。
6、应用动量定律解释现象
请参阅教材189页上列举的事例，能定性解释 其道理。 本教材有关动量的计算不作要求，但定性解释 一些现象是必须要掌握的。 例如： 1．在装运精密仪器等物品时，常用泡沫塑料等来充 填，用动量原理加以说明。 是由于泡沫塑料弹性大，在碰撞时延长了作用 时间，减少了平均冲力 ，泡沫塑料密度小，价廉， 加工方便
例如： 2、撑杆跳高运动比赛时，在运动员越杆落地 的地面铺上很厚的海绵地垫，请说明这起什 么作用？为什么要采取这样的措施。或（撑 竿跳高时沙坑里要垫上很厚的泡沫塑料或海 绵气垫，为什么？） 延长作用时间，减小冲量，避免运动员 受伤。
第二节
天体的运行
这部分内容是天体的运行，主要涉 及地球的运动规律及其对自然界和人类生 活的影响。地球的运动包括公转和自转， 其影响主要是形成了四季和五带，可确定 时间和历法。此外还介绍了天气和气候的 知识
（2）五带的划分 五带：指热带、南温带、北温带、南寒带、北寒 带。 五带是以纬度为界来划分的，其界线为南、北回 归线和南、北极圈。热带是南、北回归线之间的地带， 太阳高度大，光照强烈，昼夜长短变化不大。南、北 温带是南、北回归线分别与南、北极圈之间的地带， 太阳终年不会直射，昼夜长短变化大。南、北寒带是 南、北极圈分别到南、北极之间的地带，太阳高度很 小，光照强度低，夏季和冬季分别出现极昼和极夜现 象。