【第2讲】运动的世界

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生命在于运动，飞翔的雄鹰，驰骋的骏马，爬行的蜗牛……运动使生命更加多姿多彩。

科学家用特定的概念、数学工具及实验方法来描述与研究运动。物理学中，把一个物体相对于另外一个物体位置的改变称为机械运动，简称为运动，这里说的“一个物体”是指研究对象，“另外一个物体”是被选作为参照标准的物体，叫做参照物。参照物的选择是随意的，跟物体的运动状态无关。选择不同的参照物，物体的运动状态可能不同，一般默认选地球或地面为参照物，被选作为参照物的物体是假定不动的。

在生活、生产中，人们常常巧妙地应用运动与静止的相对性为我们服务。例如，人们利用同步卫星传播电视节目。同步卫星相对地球是静止的，自转速度比地球快。

探究物体的运动规律需要进行长度和时间的测量。

要进行测量，就要有一个人们公认的测量标准——测量单位。1960年，国际上通过了一套统一的测量标准，叫国际单位制，简称SI。大多数国家和我国都将国际单位制的单位作为本国的法定计量单位。解答数学、物理、化学题目时，第一感觉就要看题目所给的单位是不是标准单位，一定要注重单位的换算和统一转换。

在国际单位制中，长度的基本单位为米（m），时间的基本单位为秒（s），换算关系为

1千米=1000米=103米；1米=10分米=100厘米=1000毫米=106微米=109纳米；1纳米=10-3微米=10-6毫米=10-7厘米=10-8分米=10-9米。1小时=60分，1分=60秒，1秒=103毫秒，1毫秒=103微秒。光年是长度单位，符号：l.y，是天文测量中常用的单位，是光在真空中传播一年的距离。1光年≈9.461×1015m.

生活中，人们对测量结果精确度的要求有时很高，有时不那么高。当精确度要求不高时，可以借助自然现象或身边的物品进行估测；当精确度要求较高时，则要选择适宜的测量工具进行测量。比如，人们经常需要估测长度，其方法很多。如可用目测，还可用身体的某些部位或身边的某物品作为“尺”去测量。人的脉搏一般是有规律的，大多数人的脉搏1min跳动的次数为70次左右，可以用数脉搏次数的方法来估测一段时间。

测量长度常用的工具有卷尺、刻度尺、游标卡尺等。刻度尺是学习和生活中常用的测量长度工具。刻度尺的正确使用:(1)使用前要注意观察它的零刻线在哪里、量程是多少、分度值是多少;(2)正确放置刻度尺:零刻度线对准被测物体的一端,有刻度线的一边要紧靠被测物体且与被测边保持平行,不能歪斜。(3)读数时，视线要正对刻度线,注意区分大格和小格的数目;(4)在精确测量时,要估读到最小分度值的下一位;(5)记录测量结果时必须标明测量单位。

常用刻度尺的分度值为1mm。分度值是指相邻两刻度线之间的长度，它决定了测量的精确度。使用任何一种测量工具时,都要首先了解它的量程和分度值。

特殊的测量方法可以降低测量误差:(1)累积法:把尺寸很小的物体累积起来,聚成可以用刻度尺来测量的数量后,再测量出它的总长度,然后除以这些小物体的个数,就可以得出小物体的长度。如测量细铜丝的直径,测量一张纸的厚度。(2)平移法:测硬币直径、乒乓球直径。(3)替代法:有些物体长度不方便用刻度尺直接测量的,就可用其他物体代替测量。如用短刻度尺测量教学楼的高度,测量学校到家的距离,测地图上一曲线的长度。(4)估测法:用目视方式估计物体大约长度的方法。人的脉搏一般是有规律的，大多数人的脉搏一分钟跳动的次数为70次左右，可以用数脉搏次数的方法来测一段时间

一般来说，由于客观或主观因素的影响，如测量工具、测量方法、测量者等的影响，测量值和真实值之间总存在一定的偏差。这种偏差称为测量误差，简称误差。 对于测量来说，误差当然是越小越好，但是误差总是存在的。通常我们可以通过校准测量工具、改进测量方法、选用精确度高的测量工具、多次测量取平均值等方法减小测量误差。

成年人走两步的距离大约是1.5米,学生走两步的距离约是1米,课桌的高度约是0.75米。人步行的速度为1～1.5米每秒，地铁运行的速度为11.1～22.2米每秒，鹰捕食的速度为14～15米每秒，民航客机的速度为250米每秒，步枪子弹出膛速度为900米每秒，宇宙飞船环绕地球的速度为7.9×103米每秒，光速3×108米每秒。

时间的测量工具：古代用日晷、沙漏等;现代生活中常用石英钟、手表、停表等;更精确的计时仪器如铯原子钟。

比较快慢的两种方法:(1)通过相同的距离,比较所用时间的大小。(2)相同时间内,比较通过路程的多少。在物理学中，将物体在一段时间内通过的路程与通过这段路程所用的时间的比称为速度。通常用字母v表示速度,s表示路程,t表示时间,那么有v= s/t.速度是表示物体运动快慢的物理量,在数值上等于物体单位时间内通过的路程。在国际单位中,速度的基本单位是米每秒,符号是m/s或m·s-1,这种单位叫做组合单位。在交通运输中速度的单位常用千米每小时,符号是km/h或km·h-1,1m/s=3.6km/h.

物体沿着直线且速度不变的运动叫做匀速直线运动。匀速直线运动是最简单的机械运动。对于匀速直线运动,虽然速度等于路程与时间的比值,但速度的大小却与路程和时间无关,不成比例关系；在各段路程中，它的速度是不变的，在任何一段相等的时间内通过的路程是相等的。运动方向不变、速度大小变化的直线运动叫做变速直线运动。变速运动较为复杂,用v=s/t算出来的速度叫做平均速度,平均速度用来粗略描述运动的快慢。日常所说的速度多数情况下是指平均速度。

正确理解平均速度:平均速度只是粗略地描述变速运动的平均的快慢程度,它实际是把复杂的变速运动当作简单的匀速运动来处,把复杂的问题简单化。由于变速直线运动的物体的速度在不断变化,因此在不同的时间、不同的路程,物体的平均速度不同。所以,谈到平均速度,必须指明是哪一段路程或哪一段时间的平均速度,否则平均速度便失去意义。