第七章 运动
一 动与静
发展目标
1.知识与技能
知道机械运动是自然界中最普遍的现象
常识性了解运动分为直线运动和曲线运动
初步认识机械运动等自然界常见的运动和相互作用
2.过程与方法
通过参与科学探究活动，认识生活中运动和静止的相对性
3.情感态度与价值观
有强烈的学习兴趣和对科学的求知欲望，知道任何事情都不是绝对的，就像运动和静止一样有相对性
典例精析
【例1】有位诗人坐船远眺，写下了著名的诗词“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎；仔细看山山不动，是船行。”诗人在诗词中前后两次对山的运动的描述不同，所选择的参照物分别是
Ａ.风和水 Ｂ.船和地面 Ｃ.山和船 Ｄ.风和地面
【分析】诗人坐船向远看，看到山川向自己走来，这是把船作为参照物，山川相对船是运动的，仔细观察之后，发现山是静止的，是船在动，则是以地面为参照物，山川相对地面是静止的，船相对地面是运动的。
【解答】B
【例2】一位跳伞运动员在下落过程中，看到身旁的直升飞机在向上运动，直升飞机相对地面的运动是 [ ]
A．一定上升 B．一定下降 C．一定静止 D．无法判定
【分析】跳伞员看到直升机在向上运动时是以自身作参照物。由于跳伞员相对地球是在向下运动，若直升机相对地球向上运动或静止时，跳伞员都会看到直升机与自身距离变大，即看到直升机向上运动。若直升机相对地球向下运动，且下降速度比跳伞员下降速度慢，跳伞员同样会看到直升机与自身距离变大，即认为直升机向上运动。由此可见，跳伞运动员无法依据自己看到的现象来判定直升机相对地球的运动情况。
【解答】D
【说明】若跳伞员看到直升机下降，则根据自身参照物对于地球处于下降的状态就可以判断直升机相对地球在下降，而且下降速度比跳伞员下降速度还要大。
发展与评价
基础知识
1.最简单而又最基本的运动是物体 的变化，这种运动称为 。
2.根据物体运动路线可把运动为 和 。经过的路线是直线的运动叫做 ，经过的路线是曲线的叫做 。
3.判断物体是否运动和如何运动要有一个标准物，这个标准物称做 。如果物体相对于参照物位置没有发生变化，则称这个物体是 的，如果物体相对于参照物位置发生变化，则称这个物体是 的。
4.同一个物体是运动的还是静止的，以及它的运动情况如何，取决于所选的参照物，这个事
实叫做运动的 。
5.“水涨船高”说的“船高”是相对于 而言的，如果以 作为参照物则船是静止的。
6.小船顺流而下,船上有人,岸上有树,相对于树来说,人是 的,船是 的，相对于船来说人是 的，树是 的。
7.下列现象中属于机械运动的是（ ）
A．绿茵场上健儿飞奔 B.气温升高 C.电灯发光 D.声音传到远处
8.坐在行驶的汽车里的乘客,看到树木迅速向后退去,这位乘客所选的参照物是（ ）
A.树木 B.迎面开来的汽车 C.乘客乘坐的汽车 D.房屋
9.地球同步卫星静止不动,所选的参照物是（ ）
A.地心 B.月球 C.太阳 D.随意选定的物体
10．夜晚，看到月亮在云中穿行，这是以下面的哪个物体为参照物的（ ）
A．月亮 B.云 C.地面 D.观看的人
11.下列说法中正确的是( )
A．不选参照物也能确定物体是否运动
B．自然界中一切物体都在运动,绝对静止的物体是没有的
C．对同一物体,选用不同的参照物,其运动情况一定不同
D．在研究一个物体是运动还是静止时,总要选一个不动的物体作参照物
12.在一条平直的公路上,有甲、乙、丙三辆汽车，先后离开车站向东行驶，甲车速度最大，乙、丙两车速度相等，则下列说法中正确的是（ ）
A．以甲车为参照物，乙车向东，丙车向西行驶
B．以甲车为参照物，乙、丙两车都向西行驶
C．以乙车为参照物，甲车向东，丙车向西行驶
D．以丙车为参照物，甲车静止，乙车向东行驶
综合与提高
1．第一次大战期间，一名法国的飞行员在2000米高空飞行的时候，发现身旁有一个小东西，飞行员以为是一只小昆虫，敏捷的把它一把抓了过来，令他吃惊的是，抓到的是一颗德国子弹，利用你所学的知识解释一下他为什么会抓住一颗子弹？
2．明和小华都坐在车里，车沿着公路前进，小明和小华为自己在动还是没动在争论着，小明说他没动，小华说她在动，请你说一说他们谁是正确的呢？
3．为什么机场附近的鸟群会给飞机的降落和起飞造成很大的危害？
4．在校运会上，明明为晨晨拍了一张赛跑的照片，冲印出来后，发现晨晨的像很模糊，后面的景物却很清晰，第二次，为了拍清小高跑步的照片，明明拿照相机，在跑道旁边一边跑一边对准晨晨，冲印出来的后，发现晨晨的像很清晰，但后面的景物却是模糊的，利用你所学的知识分析，造成这两种情况的原因是什么？
实验探究
1．物体运动的相对性
【目的】研究物体运动的相对性，学会选择参照物。
【器材】墨水瓶、课本、橡皮、铅笔等。
【步骤】
（1）将课本平放在课桌面上，墨水瓶、橡皮放在课本上（如图8-1-1）。
图8-1-1
（2）拉动课本，橡皮相对于墨水瓶是______。橡皮相对于课桌是______。
（3）若以墨水瓶为参照物，则课本是______。若以______为参照物，则课本是运动的。
2．与同学们在一起做游戏，两条长约一米的木板，两人或两人以上一组，把脚绑在长木板上，一起走完约30米长的路程，看谁先到终点。并讨论这个游戏取胜的关键是什么？用到了我们所学的什么物理知识？
3．意观察一些生活中关于机械运动的事例，特别是相对静止的事例（飞机加油机，联合收割机等），想一想，这对我们的生活有什么好处？
物理在线
飞机的空中加油
飞机的空中加油技术起源于70多年之前，1923年4月，美国陆军曾用两架小型飞机作试验，在飞行中靠人工用手抓住导管进行世界上第一次空中对接加油，现代的飞机空中加油常常是借助于空中加油机在800米以上的高度，在同温层（或叫平流层）进行的，在这个空城中，大气温度基本上不随高度发生变化，气流很平稳，现代大型飞机和先进的加油机最佳飞行高度在10000米上下。
实施空中加油通常分为四个阶段：首先是汇合，必须保证受油机和加油机不发生碰撞，受油机从加油机下方进入，先在加油机锥管5米以内3米以外编队飞行；然后再以比加油机快0.6至2.5米/秒的速度慢慢地将输油管与受油管插好；第三是加油，最重要的是保持两机的高度、速度、航向、倾角度必须完全一致，双方必须小心翼地操纵着自己的飞机，使之保持相对静止；加油完毕，受油机缓慢减速，退出加油插头，双机脱离。
请思考并回答
1．飞机在加油的过程中，运用了我们所学的哪些物理知识？
2．你认为飞机加油时最重要的一步是什么？为什么？
二 快与慢
发展目标
1．知识与技能
初步认识速度是描述物体运动快慢的物理量
初步认识速度的单位，会进行米/秒和千米/时的单位换算
具有初步的实验操作能力，知道简单的数据的处理方法
2．过程与方法
通过参与探究活动，探究物体运动快慢的比较，初步认识科学研究方法的重要性。
3．情感态度与价值观
勇于探索科学和真理，培养自身分析、概括的能力，通过对速度知识应用，培养解决问题的能力。
典例精析
【例1】一列火车长200m，已知它用2h，跑了144km，（1）这列火车在这段时间内的平均速度是多大？合多少m/s，（2）若火车仍以此速度通过1.6km的山洞，则整列火车驶出山洞要多长时间？
【分析】火车的平均速度由公式 易求，火车在通过山洞时，所用的时间，应为从火车头进洞至车尾出洞所经历的时间，设火车长为s1,山洞长为s2,则整列火车通过山洞所行驶的路程应为s=s1 +s2
（1） =s/t=144km/2h=72km/h
∵1m/s=3.6km/h ∴72km/h=20m/s
(2)由 可得 ∴
【解答】火车的速度是72km/h，合20m/s，整列火车驶出山洞要90s。
【例2】日常生活中我们常用两种方法来比较物体运动的快慢，请借助图8－2－1中的短跑比赛来说明这两种方法：
甲图表明：
乙图表明：
图8-2-1
【分析】在图甲中，各跑道右边的计时表的指针相同，表明他们所用的时间相等，三个运动员的位置不同，说明他们通过的路程不同，在相同的时间里，跑在最前面的运动员通过的路程长，他跑得最快，在图乙中，各跑道右边的计时表的指针不同，表示运动员通过相同的路程所用的时间不同，表明路程相等时，用的时间短的跑得快。
【解答】甲图表明：在时间相同时，通过的路程长的跑得快。
乙图表明：在路程相同时，所用时间少的跑得快。
发展与评价
基础知识
1．物体在运动时，运动的 和 都可能发生变化，为了描述物体运动的快慢与方向，物理学中引进了一个重要物理量速度，它既有大小，又有方向。它的大小表示物体运动的 ，它的方向表示物体运动的 。
2．物体速度的公式是 ，其中用 表示物体运动所经过的路程，用 表示物体通过这段路程所用的时间，用 表示物体运动速度的大小。
3．在国际单位制中，速度的单位是 符号是 ，在交通运输中还常用 做单位，符号是 。
4．当只对物体运动快慢作粗略研究时，可用平均速度来描述物体在某一段路程内（或某一段时间内）运动快慢的大致情况，求物体平均速度的公式是 。
5．一个运动的物体，在2min内通过了120m，它通过300m路程需要 s。
6．36km/h= m/s；20m/s= km/h
7．关于速度，下列说法中不正确的是（ ）
A．通过路程长的物体速度大 B．通过相同的路程，所用时间短的物体的速度大
C．单位时间内通过路程长的物体速度大 D．运动快的物体速度大
8．自行车的行驶速度约为( )
A．15m/s B．15km/h C．1.5m/s D．150km/h
9．一辆汽车从甲站开往乙站，前一半的路程的平均速度是30km/h，后一半路程的平均速度是60km/h，则全程的平均速度是( )
A．35km/h B．40km/h C．45km/h D．50km/h
10．长20m的火车，以36km/h的速度匀速通过一980m长的大桥所用时间为 ( )
A．102s B．100s C．98s D．96s
11．寓言《龟兔赛跑》中说，乌龟和兔子同时从起点跑出，兔子在远远超过乌龟时，便骄傲的睡起了大觉，它一觉醒来，发现乌龟已爬到了终点，后悔不已，在整个赛跑的过程中（ ）
A．兔子始终比乌龟跑得快 B．乌龟始终比兔子跑得快
C．兔子的平均速度大 D．乌龟的平均速度大
12．汽车从甲地驶到乙地共用了6h，它最初2h行驶了60km，中间的2h行驶了80km，最后的2h行驶了40km，求：
（1）汽车在这6h内的平均速度；
（2）汽车在最后2h内的平均速度；
（3）汽车在前4h的平均速度。
综合与提高
1．用食物诱使一只小狗、猫或鸡跑过一段直路，测量它们这种慢跑的平均速度。请大家思考，如何才能测出蚂蚁、蜗牛、毛毛虫的爬行平均速度。
2．猎豹的是动物界的短跑冠军，速度可达28m/s，而蜗牛是动作缓慢闻名的动物，它１h
只爬出５m，请你算一算，如果猎豹跑１min，蜗牛要爬多长的时间呢？
实验探究
1．怎样测蚊香的燃烧速度？
器材：停表、细线、蚊香、刻度尺
步骤：
结论：
2．从高处释放一物体，在重力作用下，物体向下自由运动，这种运动我们把它叫做自由落体运动，当然，真正的自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在日常生活中，由于空气阻力小，我们也可以把日常物体的自由下落运动视为自由落体运动。
试探究物体自由下落过程中，运动速度与时间的关系
需要测量的数据：高度（路程）、时间
需要的器材：
我的合作伙伴：
测量过程：
物体自由下落时速度与时间的关系是：
物理在线
天文学家的尺子
现在很多人都已知道，日地距离为1.5亿公里，这个距离常被当作“天文单位”（国际天文学联合会规定从1984年起天文单位为一规定值：1.49597870×1011米，但与日地平均距相当接近，故仍可认为是地球的轨道半长径。）天文学家也常用这把尺子来衡量行星、小行星乃至彗星的距禽
可这个结果却来之不易。
古人以为太阳在天上，所以到太阳距离就是“天”的高度。我国西汉年间，天文学家数学家从若干处竹竿影子长度的区别，曾推算出“天高八万里”，虽然这结果“谬之千里”，但这种勇于探索真理的精神却是很可贵的。
几乎差不多的时代，古希腊有人利用月亮上、下弦时，日、月、地构成的直角三角形，测出太阳比月球远17～19倍，如图8－2－2所示。
这似乎比万里的结果好一些，但当时月地距离本身
也不清楚，所以可能仍是一笔“糊涂账”。何况实际
上，二者的距离相差近400倍。
16世纪时，哥白尼估算的太阳距离也只有300万英里，按现在的比例，则相当于480万公里。一个世纪后德国天文学家开普勒则认为应是2100万公里。稍后的牛顿又进了一步：8640万公里……这样巨大的数字实在已超出了想象。
前文说过，第一次科学测定天文单位是法国乔?卡西尼完成的。他当然不会相信牛顿的推算。而且他也的确获得了很了不起的结果：13800万公里。一直到近代，由于小行星的功劳使这个值更趋准确：14958万公里，使得误差从卡西尼的8％减少到了0.01％。现代则利用了雷达和激光技术，使天文单位a的值定为149597892±1公里。别对±1公里误差耿耿于怀，因为相对误差只十亿分之六，如果能用这样的精确度测量南京到上海的距离，那误差只有2毫米――相当于1粒绿豆大小。
其实地球的轨道是椭圆，日地距离本身时刻都在变化。为了协调起见，国际天文学联合会规定：从1984年元旦开始，日地距离的平均值为：149597870公里。一般情况下，谁也不需要那么精确，完全可以讲1.5亿公里。正如我国第四次人口普查得到1990年7月1日零时的大陆人口为1133682501人，考虑到这几年的增长因素，一般便说12亿人口了。
1.5亿公里有多长呢？一般人可能还不易想象，因为地球上任何两点的“直线距离”都不会超过2万公里，根本无法与此比拟。
不妨这样来比喻这1.5亿公里的漫漫之路：如果以步行速度（5公里／小时）“长征”，则要昼夜不停地走上3500年，让唐僧当初去朝圣太阳，至今不过走了全程的30％左右。如果铺上了“月地高速公路”让小轿车疾驶，也得花上170年。以声速行进，则需要13.7年。事实上从太阳上发出的光，也需过了8分钟才到达地球的。如果太阳上有1台与我们同步的钟，则如果太阳在某天12时突然熄灭，那未我们在12时8分前还可尽情享用这“最后的光明”。
请思考并回答
1．根据文中所提供的数据，算一算太阳光的速度是多少？
2．读了这篇文章，你觉得应该怎样探索科学真理。
三 直线运动
发展目标
1．知识与技能
初步认识直线运动是最简单的运动
初步了解生活中常见的直线运动和曲线运动
会使用简单的实验仪器和测量工具，能测量一些基本的物理量，知道简单的数据处理方法
2．过程与方法
通过实验与生活实际相结合，认识生活中常见的直线运动和曲线运动
3．情感态度与价值观
认识物理的重要性，利用所学的知识解决和解释生活常见的物理现象
典例精析
【例1】小强和大勇同时骑车沿平直公路从甲地前往相距18km的乙地，小强做匀速运动，大勇做变速运动，且小强的速度等于大勇全程的平均速度，出发1h后小强到达乙地，则： （）
A．大勇也同时到达乙地 B．出发20min后，小强离乙地12km
C．大勇到达两地的中点一定用了半小时
D．途中小强有时比大勇快，有时比大勇慢
【分析】编制本题的目的，在于使解题者体会“匀速直线运动的速度”和“变速直线运动的平均速度”的根本区别――做匀速直线运动的小强，骑车的快慢程度始终不变，速度的数值为一恒量，他通过的路程跟所用的时间成正比；而大勇做变速直线运动，他骑车时快时慢，速度的数值为一变量，他通过的路程跟所用的时间没有比例关系。“小强的速度等于大勇全程的平均速度，”其含意是“在全部路程中，小强的快慢程度跟大勇的平均快慢程度相等”。
【解答】依据物理规律和题意，对四个备选答案逐个考察：
A．由于两人都是从甲地前往乙地，路程s相等；“小强的速度等于大勇全程的平均速度”，v也相等，根据t=s/v则两人所用时间t必相等，两人又是同时出发，所以一定同时到达。
B．小强做匀速运动，他通过的路程跟所用的时间成正比，出发20min（全部时间1h的1/3）后，小强应该通过了全部路程18km的1/3，即6km，此处距离乙地为18km―6km=12km。
C．大勇做变速运动，他通过的路程跟所用的时间没有比例关系，即大勇通过全部路程的1/2（到达两地的中点）所用的时间不一定（并不是不可能！）是全部时间的1/2（半小时）。
D．两人同时出发，同时到达，小强快慢不变，大勇时快时慢，可知必定“途中小强有时比大勇快，有时比大勇慢”。
综上所述，本题的正确答案是“A、B、D”。
【例2】向月球发射的激光到达月球并返回地面共需2.56s，激光的传播速度为3×105km/s，一架飞机的速度最快可达3600km/h，若乘坐这架飞机能直驱月球，需要多长时间才能到达？
【分析】本题暗含的等量关系是从地球到月球的路程s，还需要注意的是激光传播所用的时间是“往返时间”，具体解题过程如下。
已知：v1=3×105km/s t1=2.56s/2=1.28s v2=3600km/h
求：t2
【解答】根据题意，从地球到月球的路程s始终不变
即 s2 =s2而s=vt 则有 v1?t2=v2?t2
所以 t2=v1?t1/v2=（3×105km/s×1.28s）/1km/s=3.84×105s=106.7h
答：这架飞机需要106.7h才能到达。
发展与评价
基础知识
1．最简单的机械运动是 。
2．直线运动分为两种，一种是 ，另一种是 。
3．物体沿着直线做 的运动叫匀速直线运动。物体沿直线且 发生变化的运动叫变速直线运动。
4．甲乙两物体都做匀速直线运动，已知甲乙速度之比为2:1，通过的路程之比为3:1，则甲乙两物体运动的时间之比为 。
5．甲物体的速度是72km/h，乙物体的速度是20m/s，丙物体1min通过的路程为120m，比较可知（ ）
A．甲物体运动最快 B．乙物体运动最快
C．丙物体运动最快 D．三个物体运动得一样快
6．做匀速直线运动的物体在5s内通过的路程是12m，它在第8s内的速度是（ ）
A．2m/s B．12m/s C．2.4m/s D．无法确定
7．关于匀速直线运动的下列说法中，正确的是（ ）
A．相等的时间内通过的路程相等就是匀速直线运动
B．快慢不变、运动的方向不变的就是匀速直线运动
C．快慢不变的就是匀速直线运动
D．运动方向不变的就是匀速直线运动
8．一个做匀速直线运动的物体，在3s内通过的路程是20m，那么（ ）
A．时间越长，它的速度越大 B．路程越短，它的速度越大
C．它在0.6s内通过的路程是4m D．它在1s内的平均速度是0.15m/s
9．一辆汽车在平直的公路上行驶，通过前半段路程的时间和后半段的时间相等，这辆汽车
A．一定做匀速直线运动 B．一定做变速运动 （ ）
C．前后两段路程上的运动都是匀速直线运动，整段路程上的运动不是匀速直线运动
D．条件不足，不能判断
10．从一个坡度较小的斜面上滑下的小车，速度在缓慢的增大，因此测出它前半程，后半程和全程的平均速度是（ ）
A．前半程最大 B．后半程最大 C．全程最大 D．几个平均速度相同
11．某同学在60m的赛跑中，头2s内跑了12m，接着又用了6s时间跑了40.8m，最后用1 s跑完余下的路程。
求：（1）头2s内的平均速度。（2）中间6s内的平均速度。（3）最后1s内的平均速度。（4）全程中的平均速度。
综合与提高
1．如图8-3-1所示，是一辆小汽车与一个骑自行车的人
运动时的路程随时间变化的图线，根据该图线能够
获得的合理的物理信息是：
信息一：他们是同时经过O点的 ；
信息二： ；
信息三： 。 图8-3-1
2．甲、乙两人要测量河岸到峭壁的距离，乙站在河边，甲离乙20m远，他们站在一条河岸到峭壁的直线上，甲喊了一声，乙听到两次声音，测得两次声音间隔为4s，求河岸到峭壁的距离（V声=340m/s）
实验探究
1．测量小车在斜面上滑下来的平均速度
需要的数据有：路程和时间
需要测量的器材是：
实验步骤：
物理在线
时间的单位――秒的规定
长度、质量和时间是力学中的三个基本量，这三个量的单位不仅在物理学中处于重要地位，而且在其它学科以及日常生活中也离不开它们。在国际单位制中这三个量的基本单位分别是米、千克、秒。那么这些基本单位是怎样规定的？在中学物理教材中对米和千克的规定已有叙述，而对时间的基本单位――秒的规定未作介绍。在这篇文章中笔者试图用目前中学使用的理化教材中的知识对“秒”的规定的主要方面及其前后变迁情况作一介绍。
一．秒的最初规定：太阳早升晚落是人们经常观察到的现象，太阳在天空的位置也就自然成为人们观察时间的依据。太阳连续出现在天空同一位置所经过的时间间隔叫做一天，也就是天文学中的“真太阳日”。应该说明的是真太阳日
并不等于地球自转一周的时间，这是由于地球除自转外
还绕太阳作公转。公转轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个
焦点上。当地球自转一周时，同时在公转轨道上地球经
过一段孤长，相应地地球自转必需多转一定角度才能在
地面上观察到太阳和前一天出现在同一位置的情况。
如图8-3-2所示。可见用太阳的位置来观察时间，其结果不仅和地球自转有关也和地球绕太阳公转有关。不幸的是地球在公转轨道上的运动并不是匀速的，根据描述行星运动的开普勒定律可知太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因之地球运动到近日点时它的线速度最大，而在远日点时线速度最小，如图8-3-3所示。
也可以作如下简单推导，设在近日点处地球速度为v1地日距
r1；远日点处地球速度为v2，地日距为r2。面积速度相等即
v1r1=v2r2，由此式可得 ，因为r2>r1，所以V1>V2。公转
轨道上速度的差异使得各个真太阳日的时间间隔不等，这对观
日定时是不利的。于是人们把一个回归年的所有真太阳日加以平均，其平均值叫平太阳日。1789年法国成立特设科学委员会研究时间计量标准，历时近30年于1820年正式提出最初的秒长定义：平太阳日时间长度的86400分之一规定为一秒。秒长的这一规定由1820年使用到1960年。由此定义，明显看出它是建立在地球自转的基础上的。随着科学的发展，人们观测到地球的自转也是不均匀的，有时快，有时慢，但自转的总趋势是减慢，这就使得前面的定义中的秒长不是一个不变的时间间隔，它的准确度只能达到10-7数量级，满足不了高度发展的科学技术的要求。
二．历书时系统的秒长定义：力学的发展使得人们根据力学规律可以精确计算出各时刻运动物体所处的位置，反之如果能够观测到运动物体的位置，也就可以确定运动体在该位置的时刻。在浩翰的宇宙中，将地球看作一个质点，在地球质点上观测其它星体的位置，例如，由于地球公转，太阳相对地球的位置不断发生变化。同样月球绕地球公转，月球相对地球位置也在不断发生变化。由观测太阳或月亮相对地球的位置就可以确定时间，这种时间系统不受地球自转的影响，是均匀的，称为历书时。历书时规定当太阳在一个特定的位置时（太阳几何平黄经为279°41＇48"的瞬时）作为1900年1目0日12时正。历书时秒的定义为：由1900年1月0日12时开始的一个回归年长度的1／31556925.9747，这一分数的分母是1900年回归年的天数×24×60×60而得到的。1985年国际天文学会通过决议：自1960年起采用历书时秒作为天文学的时间标准。这种时间标准由于对星体准确位置观测上的困难，使得秒长误差在10-9数量级，历书时秒仅使用了数年时间便被原子秒所代替了。
三、原子秒的定义：在介绍原子秒之前首先了解一点原子方面的基本知识，原子是由原子核及核外电子所构成的，核外电子在一定轨道上绕核运动，允许的轨道有多个。电子在不同轨道上运动，原子就具有不同的能量，用原子物理的术语来说就是原子处于不同的能级。当原子受到电磁波辐射时吸收电磁波能量，电子由低能轨道跃迁到高能轨道，这时原子处于激发态。反之电子由高能轨道回到低能轨道时要向外辐射电磁波，电子处在最低能量轨道时原子能量最低，称基态原子。原子辐射或吸收电磁波的频率严格满足下列条件： ,式中W1和W2分别表示原子在跃迁过程中初末两个能级，h为布朗克常数。原子的各个能级是固定的，这使原子只能辐射或吸收一定频率的的电磁波，该电磁波频率所对应的周期为： ,这一周期稳定度极高，如果我们规定这一周期的若干倍为一秒，我们就会得到重复性极好的秒。但是，原子秒并不是由电子轨道的变化所定义的，而是由所谓的核自旋的变化来定的。原子中除电子绕核转动外，原子核本身在作自转，称核自旋，由量子力学理论得知核自旋的方向只能取几个不连续的方向。对应核自旋的不同方向，使原子处在不同的能级，即所谓的超精细能级。当原子发生超精细能级之间的跃迁时，也就是核自旋由一方向跃迁到另一个方向时，伴随着有一定频率的电磁波的辐射或吸收。
十三届国际计量大会（1967年10月）作出规定：铯原子133基态的两个超精细能级之间跃迁振荡9192631770周所经历的时间为一个原子时秒，也就是说当原子量为133的铯原子处在基态中时核自旋由一种自旋方向转变为另一种自旋方向时原子能量发生变化，所对应的电磁波的周期的9192631770倍的时间间隔规定为一个原子时秒。原子时秒具有极高的稳定性，其准确度可达10-13～10-14。国际单位制中的秒长就是按照上述规定在海平面上得到的。
请思考并回答：
1．秒的规定经过了哪几个变迁过程？
一 动与静
发展目标
1.知识与技能
知道机械运动是自然界中最普遍的现象
常识性了解运动分为直线运动和曲线运动
初步认识机械运动等自然界常见的运动和相互作用
2.过程与方法
通过参与科学探究活动，认识生活中运动和静止的相对性
3.情感态度与价值观
有强烈的学习兴趣和对科学的求知欲望，知道任何事情都不是绝对的，就像运动和静止一样有相对性
典例精析
【例1】有位诗人坐船远眺，写下了著名的诗词“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎；仔细看山山不动，是船行。”诗人在诗词中前后两次对山的运动的描述不同，所选择的参照物分别是
Ａ.风和水 Ｂ.船和地面 Ｃ.山和船 Ｄ.风和地面
【分析】诗人坐船向远看，看到山川向自己走来，这是把船作为参照物，山川相对船是运动的，仔细观察之后，发现山是静止的，是船在动，则是以地面为参照物，山川相对地面是静止的，船相对地面是运动的。
【解答】B
【例2】一位跳伞运动员在下落过程中，看到身旁的直升飞机在向上运动，直升飞机相对地面的运动是 [ ]
A．一定上升 B．一定下降 C．一定静止 D．无法判定
【分析】跳伞员看到直升机在向上运动时是以自身作参照物。由于跳伞员相对地球是在向下运动，若直升机相对地球向上运动或静止时，跳伞员都会看到直升机与自身距离变大，即看到直升机向上运动。若直升机相对地球向下运动，且下降速度比跳伞员下降速度慢，跳伞员同样会看到直升机与自身距离变大，即认为直升机向上运动。由此可见，跳伞运动员无法依据自己看到的现象来判定直升机相对地球的运动情况。
【解答】D
【说明】若跳伞员看到直升机下降，则根据自身参照物对于地球处于下降的状态就可以判断直升机相对地球在下降，而且下降速度比跳伞员下降速度还要大。
发展与评价
基础知识
1.最简单而又最基本的运动是物体 的变化，这种运动称为 。
2.根据物体运动路线可把运动为 和 。经过的路线是直线的运动叫做 ，经过的路线是曲线的叫做 。
3.判断物体是否运动和如何运动要有一个标准物，这个标准物称做 。如果物体相对于参照物位置没有发生变化，则称这个物体是 的，如果物体相对于参照物位置发生变化，则称这个物体是 的。
4.同一个物体是运动的还是静止的，以及它的运动情况如何，取决于所选的参照物，这个事
实叫做运动的 。
5.“水涨船高”说的“船高”是相对于 而言的，如果以 作为参照物则船是静止的。
6.小船顺流而下,船上有人,岸上有树,相对于树来说,人是 的,船是 的，相对于船来说人是 的，树是 的。
7.下列现象中属于机械运动的是（ ）
A．绿茵场上健儿飞奔 B.气温升高 C.电灯发光 D.声音传到远处
8.坐在行驶的汽车里的乘客,看到树木迅速向后退去,这位乘客所选的参照物是（ ）
A.树木 B.迎面开来的汽车 C.乘客乘坐的汽车 D.房屋
9.地球同步卫星静止不动,所选的参照物是（ ）
A.地心 B.月球 C.太阳 D.随意选定的物体
10．夜晚，看到月亮在云中穿行，这是以下面的哪个物体为参照物的（ ）
A．月亮 B.云 C.地面 D.观看的人
11.下列说法中正确的是( )
A．不选参照物也能确定物体是否运动
B．自然界中一切物体都在运动,绝对静止的物体是没有的
C．对同一物体,选用不同的参照物,其运动情况一定不同
D．在研究一个物体是运动还是静止时,总要选一个不动的物体作参照物
12.在一条平直的公路上,有甲、乙、丙三辆汽车，先后离开车站向东行驶，甲车速度最大，乙、丙两车速度相等，则下列说法中正确的是（ ）
A．以甲车为参照物，乙车向东，丙车向西行驶
B．以甲车为参照物，乙、丙两车都向西行驶
C．以乙车为参照物，甲车向东，丙车向西行驶
D．以丙车为参照物，甲车静止，乙车向东行驶
综合与提高
1．第一次大战期间，一名法国的飞行员在2000米高空飞行的时候，发现身旁有一个小东西，飞行员以为是一只小昆虫，敏捷的把它一把抓了过来，令他吃惊的是，抓到的是一颗德国子弹，利用你所学的知识解释一下他为什么会抓住一颗子弹？
2．明和小华都坐在车里，车沿着公路前进，小明和小华为自己在动还是没动在争论着，小明说他没动，小华说她在动，请你说一说他们谁是正确的呢？
3．为什么机场附近的鸟群会给飞机的降落和起飞造成很大的危害？
4．在校运会上，明明为晨晨拍了一张赛跑的照片，冲印出来后，发现晨晨的像很模糊，后面的景物却很清晰，第二次，为了拍清小高跑步的照片，明明拿照相机，在跑道旁边一边跑一边对准晨晨，冲印出来的后，发现晨晨的像很清晰，但后面的景物却是模糊的，利用你所学的知识分析，造成这两种情况的原因是什么？
实验探究
1．物体运动的相对性
【目的】研究物体运动的相对性，学会选择参照物。
【器材】墨水瓶、课本、橡皮、铅笔等。
【步骤】
（1）将课本平放在课桌面上，墨水瓶、橡皮放在课本上（如图8-1-1）。
图8-1-1
（2）拉动课本，橡皮相对于墨水瓶是______。橡皮相对于课桌是______。
（3）若以墨水瓶为参照物，则课本是______。若以______为参照物，则课本是运动的。
2．与同学们在一起做游戏，两条长约一米的木板，两人或两人以上一组，把脚绑在长木板上，一起走完约30米长的路程，看谁先到终点。并讨论这个游戏取胜的关键是什么？用到了我们所学的什么物理知识？
3．意观察一些生活中关于机械运动的事例，特别是相对静止的事例（飞机加油机，联合收割机等），想一想，这对我们的生活有什么好处？
物理在线
飞机的空中加油
飞机的空中加油技术起源于70多年之前，1923年4月，美国陆军曾用两架小型飞机作试验，在飞行中靠人工用手抓住导管进行世界上第一次空中对接加油，现代的飞机空中加油常常是借助于空中加油机在800米以上的高度，在同温层（或叫平流层）进行的，在这个空城中，大气温度基本上不随高度发生变化，气流很平稳，现代大型飞机和先进的加油机最佳飞行高度在10000米上下。
实施空中加油通常分为四个阶段：首先是汇合，必须保证受油机和加油机不发生碰撞，受油机从加油机下方进入，先在加油机锥管5米以内3米以外编队飞行；然后再以比加油机快0.6至2.5米/秒的速度慢慢地将输油管与受油管插好；第三是加油，最重要的是保持两机的高度、速度、航向、倾角度必须完全一致，双方必须小心翼地操纵着自己的飞机，使之保持相对静止；加油完毕，受油机缓慢减速，退出加油插头，双机脱离。
请思考并回答
1．飞机在加油的过程中，运用了我们所学的哪些物理知识？
2．你认为飞机加油时最重要的一步是什么？为什么？
二 快与慢
发展目标
1．知识与技能
初步认识速度是描述物体运动快慢的物理量
初步认识速度的单位，会进行米/秒和千米/时的单位换算
具有初步的实验操作能力，知道简单的数据的处理方法
2．过程与方法
通过参与探究活动，探究物体运动快慢的比较，初步认识科学研究方法的重要性。
3．情感态度与价值观
勇于探索科学和真理，培养自身分析、概括的能力，通过对速度知识应用，培养解决问题的能力。
典例精析
【例1】一列火车长200m，已知它用2h，跑了144km，（1）这列火车在这段时间内的平均速度是多大？合多少m/s，（2）若火车仍以此速度通过1.6km的山洞，则整列火车驶出山洞要多长时间？
【分析】火车的平均速度由公式 易求，火车在通过山洞时，所用的时间，应为从火车头进洞至车尾出洞所经历的时间，设火车长为s1,山洞长为s2,则整列火车通过山洞所行驶的路程应为s=s1 +s2
（1） =s/t=144km/2h=72km/h
∵1m/s=3.6km/h ∴72km/h=20m/s
(2)由 可得 ∴
【解答】火车的速度是72km/h，合20m/s，整列火车驶出山洞要90s。
【例2】日常生活中我们常用两种方法来比较物体运动的快慢，请借助图8－2－1中的短跑比赛来说明这两种方法：
甲图表明：
乙图表明：
图8-2-1
【分析】在图甲中，各跑道右边的计时表的指针相同，表明他们所用的时间相等，三个运动员的位置不同，说明他们通过的路程不同，在相同的时间里，跑在最前面的运动员通过的路程长，他跑得最快，在图乙中，各跑道右边的计时表的指针不同，表示运动员通过相同的路程所用的时间不同，表明路程相等时，用的时间短的跑得快。
【解答】甲图表明：在时间相同时，通过的路程长的跑得快。
乙图表明：在路程相同时，所用时间少的跑得快。
发展与评价
基础知识
1．物体在运动时，运动的 和 都可能发生变化，为了描述物体运动的快慢与方向，物理学中引进了一个重要物理量速度，它既有大小，又有方向。它的大小表示物体运动的 ，它的方向表示物体运动的 。
2．物体速度的公式是 ，其中用 表示物体运动所经过的路程，用 表示物体通过这段路程所用的时间，用 表示物体运动速度的大小。
3．在国际单位制中，速度的单位是 符号是 ，在交通运输中还常用 做单位，符号是 。
4．当只对物体运动快慢作粗略研究时，可用平均速度来描述物体在某一段路程内（或某一段时间内）运动快慢的大致情况，求物体平均速度的公式是 。
5．一个运动的物体，在2min内通过了120m，它通过300m路程需要 s。
6．36km/h= m/s；20m/s= km/h
7．关于速度，下列说法中不正确的是（ ）
A．通过路程长的物体速度大 B．通过相同的路程，所用时间短的物体的速度大
C．单位时间内通过路程长的物体速度大 D．运动快的物体速度大
8．自行车的行驶速度约为( )
A．15m/s B．15km/h C．1.5m/s D．150km/h
9．一辆汽车从甲站开往乙站，前一半的路程的平均速度是30km/h，后一半路程的平均速度是60km/h，则全程的平均速度是( )
A．35km/h B．40km/h C．45km/h D．50km/h
10．长20m的火车，以36km/h的速度匀速通过一980m长的大桥所用时间为 ( )
A．102s B．100s C．98s D．96s
11．寓言《龟兔赛跑》中说，乌龟和兔子同时从起点跑出，兔子在远远超过乌龟时，便骄傲的睡起了大觉，它一觉醒来，发现乌龟已爬到了终点，后悔不已，在整个赛跑的过程中（ ）
A．兔子始终比乌龟跑得快 B．乌龟始终比兔子跑得快
C．兔子的平均速度大 D．乌龟的平均速度大
12．汽车从甲地驶到乙地共用了6h，它最初2h行驶了60km，中间的2h行驶了80km，最后的2h行驶了40km，求：
（1）汽车在这6h内的平均速度；
（2）汽车在最后2h内的平均速度；
（3）汽车在前4h的平均速度。
综合与提高
1．用食物诱使一只小狗、猫或鸡跑过一段直路，测量它们这种慢跑的平均速度。请大家思考，如何才能测出蚂蚁、蜗牛、毛毛虫的爬行平均速度。
2．猎豹的是动物界的短跑冠军，速度可达28m/s，而蜗牛是动作缓慢闻名的动物，它１h
只爬出５m，请你算一算，如果猎豹跑１min，蜗牛要爬多长的时间呢？
实验探究
1．怎样测蚊香的燃烧速度？
器材：停表、细线、蚊香、刻度尺
步骤：
结论：
2．从高处释放一物体，在重力作用下，物体向下自由运动，这种运动我们把它叫做自由落体运动，当然，真正的自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在日常生活中，由于空气阻力小，我们也可以把日常物体的自由下落运动视为自由落体运动。
试探究物体自由下落过程中，运动速度与时间的关系
需要测量的数据：高度（路程）、时间
需要的器材：
我的合作伙伴：
测量过程：
物体自由下落时速度与时间的关系是：
物理在线
天文学家的尺子
现在很多人都已知道，日地距离为1.5亿公里，这个距离常被当作“天文单位”（国际天文学联合会规定从1984年起天文单位为一规定值：1.49597870×1011米，但与日地平均距相当接近，故仍可认为是地球的轨道半长径。）天文学家也常用这把尺子来衡量行星、小行星乃至彗星的距禽
可这个结果却来之不易。
古人以为太阳在天上，所以到太阳距离就是“天”的高度。我国西汉年间，天文学家数学家从若干处竹竿影子长度的区别，曾推算出“天高八万里”，虽然这结果“谬之千里”，但这种勇于探索真理的精神却是很可贵的。
几乎差不多的时代，古希腊有人利用月亮上、下弦时，日、月、地构成的直角三角形，测出太阳比月球远17～19倍，如图8－2－2所示。
这似乎比万里的结果好一些，但当时月地距离本身
也不清楚，所以可能仍是一笔“糊涂账”。何况实际
上，二者的距离相差近400倍。
16世纪时，哥白尼估算的太阳距离也只有300万英里，按现在的比例，则相当于480万公里。一个世纪后德国天文学家开普勒则认为应是2100万公里。稍后的牛顿又进了一步：8640万公里……这样巨大的数字实在已超出了想象。
前文说过，第一次科学测定天文单位是法国乔?卡西尼完成的。他当然不会相信牛顿的推算。而且他也的确获得了很了不起的结果：13800万公里。一直到近代，由于小行星的功劳使这个值更趋准确：14958万公里，使得误差从卡西尼的8％减少到了0.01％。现代则利用了雷达和激光技术，使天文单位a的值定为149597892±1公里。别对±1公里误差耿耿于怀，因为相对误差只十亿分之六，如果能用这样的精确度测量南京到上海的距离，那误差只有2毫米――相当于1粒绿豆大小。
其实地球的轨道是椭圆，日地距离本身时刻都在变化。为了协调起见，国际天文学联合会规定：从1984年元旦开始，日地距离的平均值为：149597870公里。一般情况下，谁也不需要那么精确，完全可以讲1.5亿公里。正如我国第四次人口普查得到1990年7月1日零时的大陆人口为1133682501人，考虑到这几年的增长因素，一般便说12亿人口了。
1.5亿公里有多长呢？一般人可能还不易想象，因为地球上任何两点的“直线距离”都不会超过2万公里，根本无法与此比拟。
不妨这样来比喻这1.5亿公里的漫漫之路：如果以步行速度（5公里／小时）“长征”，则要昼夜不停地走上3500年，让唐僧当初去朝圣太阳，至今不过走了全程的30％左右。如果铺上了“月地高速公路”让小轿车疾驶，也得花上170年。以声速行进，则需要13.7年。事实上从太阳上发出的光，也需过了8分钟才到达地球的。如果太阳上有1台与我们同步的钟，则如果太阳在某天12时突然熄灭，那未我们在12时8分前还可尽情享用这“最后的光明”。
请思考并回答
1．根据文中所提供的数据，算一算太阳光的速度是多少？
2．读了这篇文章，你觉得应该怎样探索科学真理。
三 直线运动
发展目标
1．知识与技能
初步认识直线运动是最简单的运动
初步了解生活中常见的直线运动和曲线运动
会使用简单的实验仪器和测量工具，能测量一些基本的物理量，知道简单的数据处理方法
2．过程与方法
通过实验与生活实际相结合，认识生活中常见的直线运动和曲线运动
3．情感态度与价值观
认识物理的重要性，利用所学的知识解决和解释生活常见的物理现象
典例精析
【例1】小强和大勇同时骑车沿平直公路从甲地前往相距18km的乙地，小强做匀速运动，大勇做变速运动，且小强的速度等于大勇全程的平均速度，出发1h后小强到达乙地，则： （）
A．大勇也同时到达乙地 B．出发20min后，小强离乙地12km
C．大勇到达两地的中点一定用了半小时
D．途中小强有时比大勇快，有时比大勇慢
【分析】编制本题的目的，在于使解题者体会“匀速直线运动的速度”和“变速直线运动的平均速度”的根本区别――做匀速直线运动的小强，骑车的快慢程度始终不变，速度的数值为一恒量，他通过的路程跟所用的时间成正比；而大勇做变速直线运动，他骑车时快时慢，速度的数值为一变量，他通过的路程跟所用的时间没有比例关系。“小强的速度等于大勇全程的平均速度，”其含意是“在全部路程中，小强的快慢程度跟大勇的平均快慢程度相等”。
【解答】依据物理规律和题意，对四个备选答案逐个考察：
A．由于两人都是从甲地前往乙地，路程s相等；“小强的速度等于大勇全程的平均速度”，v也相等，根据t=s/v则两人所用时间t必相等，两人又是同时出发，所以一定同时到达。
B．小强做匀速运动，他通过的路程跟所用的时间成正比，出发20min（全部时间1h的1/3）后，小强应该通过了全部路程18km的1/3，即6km，此处距离乙地为18km―6km=12km。
C．大勇做变速运动，他通过的路程跟所用的时间没有比例关系，即大勇通过全部路程的1/2（到达两地的中点）所用的时间不一定（并不是不可能！）是全部时间的1/2（半小时）。
D．两人同时出发，同时到达，小强快慢不变，大勇时快时慢，可知必定“途中小强有时比大勇快，有时比大勇慢”。
综上所述，本题的正确答案是“A、B、D”。
【例2】向月球发射的激光到达月球并返回地面共需2.56s，激光的传播速度为3×105km/s，一架飞机的速度最快可达3600km/h，若乘坐这架飞机能直驱月球，需要多长时间才能到达？
【分析】本题暗含的等量关系是从地球到月球的路程s，还需要注意的是激光传播所用的时间是“往返时间”，具体解题过程如下。
已知：v1=3×105km/s t1=2.56s/2=1.28s v2=3600km/h
求：t2
【解答】根据题意，从地球到月球的路程s始终不变
即 s2 =s2而s=vt 则有 v1?t2=v2?t2
所以 t2=v1?t1/v2=（3×105km/s×1.28s）/1km/s=3.84×105s=106.7h
答：这架飞机需要106.7h才能到达。
发展与评价
基础知识
1．最简单的机械运动是 。
2．直线运动分为两种，一种是 ，另一种是 。
3．物体沿着直线做 的运动叫匀速直线运动。物体沿直线且 发生变化的运动叫变速直线运动。
4．甲乙两物体都做匀速直线运动，已知甲乙速度之比为2:1，通过的路程之比为3:1，则甲乙两物体运动的时间之比为 。
5．甲物体的速度是72km/h，乙物体的速度是20m/s，丙物体1min通过的路程为120m，比较可知（ ）
A．甲物体运动最快 B．乙物体运动最快
C．丙物体运动最快 D．三个物体运动得一样快
6．做匀速直线运动的物体在5s内通过的路程是12m，它在第8s内的速度是（ ）
A．2m/s B．12m/s C．2.4m/s D．无法确定
7．关于匀速直线运动的下列说法中，正确的是（ ）
A．相等的时间内通过的路程相等就是匀速直线运动
B．快慢不变、运动的方向不变的就是匀速直线运动
C．快慢不变的就是匀速直线运动
D．运动方向不变的就是匀速直线运动
8．一个做匀速直线运动的物体，在3s内通过的路程是20m，那么（ ）
A．时间越长，它的速度越大 B．路程越短，它的速度越大
C．它在0.6s内通过的路程是4m D．它在1s内的平均速度是0.15m/s
9．一辆汽车在平直的公路上行驶，通过前半段路程的时间和后半段的时间相等，这辆汽车
A．一定做匀速直线运动 B．一定做变速运动 （ ）
C．前后两段路程上的运动都是匀速直线运动，整段路程上的运动不是匀速直线运动
D．条件不足，不能判断
10．从一个坡度较小的斜面上滑下的小车，速度在缓慢的增大，因此测出它前半程，后半程和全程的平均速度是（ ）
A．前半程最大 B．后半程最大 C．全程最大 D．几个平均速度相同
11．某同学在60m的赛跑中，头2s内跑了12m，接着又用了6s时间跑了40.8m，最后用1 s跑完余下的路程。
求：（1）头2s内的平均速度。（2）中间6s内的平均速度。（3）最后1s内的平均速度。（4）全程中的平均速度。
综合与提高
1．如图8-3-1所示，是一辆小汽车与一个骑自行车的人
运动时的路程随时间变化的图线，根据该图线能够
获得的合理的物理信息是：
信息一：他们是同时经过O点的 ；
信息二： ；
信息三： 。 图8-3-1
2．甲、乙两人要测量河岸到峭壁的距离，乙站在河边，甲离乙20m远，他们站在一条河岸到峭壁的直线上，甲喊了一声，乙听到两次声音，测得两次声音间隔为4s，求河岸到峭壁的距离（V声=340m/s）
实验探究
1．测量小车在斜面上滑下来的平均速度
需要的数据有：路程和时间
需要测量的器材是：
实验步骤：
物理在线
时间的单位――秒的规定
长度、质量和时间是力学中的三个基本量，这三个量的单位不仅在物理学中处于重要地位，而且在其它学科以及日常生活中也离不开它们。在国际单位制中这三个量的基本单位分别是米、千克、秒。那么这些基本单位是怎样规定的？在中学物理教材中对米和千克的规定已有叙述，而对时间的基本单位――秒的规定未作介绍。在这篇文章中笔者试图用目前中学使用的理化教材中的知识对“秒”的规定的主要方面及其前后变迁情况作一介绍。
一．秒的最初规定：太阳早升晚落是人们经常观察到的现象，太阳在天空的位置也就自然成为人们观察时间的依据。太阳连续出现在天空同一位置所经过的时间间隔叫做一天，也就是天文学中的“真太阳日”。应该说明的是真太阳日
并不等于地球自转一周的时间，这是由于地球除自转外
还绕太阳作公转。公转轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个
焦点上。当地球自转一周时，同时在公转轨道上地球经
过一段孤长，相应地地球自转必需多转一定角度才能在
地面上观察到太阳和前一天出现在同一位置的情况。
如图8-3-2所示。可见用太阳的位置来观察时间，其结果不仅和地球自转有关也和地球绕太阳公转有关。不幸的是地球在公转轨道上的运动并不是匀速的，根据描述行星运动的开普勒定律可知太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因之地球运动到近日点时它的线速度最大，而在远日点时线速度最小，如图8-3-3所示。
也可以作如下简单推导，设在近日点处地球速度为v1地日距
r1；远日点处地球速度为v2，地日距为r2。面积速度相等即
v1r1=v2r2，由此式可得 ，因为r2>r1，所以V1>V2。公转
轨道上速度的差异使得各个真太阳日的时间间隔不等，这对观
日定时是不利的。于是人们把一个回归年的所有真太阳日加以平均，其平均值叫平太阳日。1789年法国成立特设科学委员会研究时间计量标准，历时近30年于1820年正式提出最初的秒长定义：平太阳日时间长度的86400分之一规定为一秒。秒长的这一规定由1820年使用到1960年。由此定义，明显看出它是建立在地球自转的基础上的。随着科学的发展，人们观测到地球的自转也是不均匀的，有时快，有时慢，但自转的总趋势是减慢，这就使得前面的定义中的秒长不是一个不变的时间间隔，它的准确度只能达到10-7数量级，满足不了高度发展的科学技术的要求。
二．历书时系统的秒长定义：力学的发展使得人们根据力学规律可以精确计算出各时刻运动物体所处的位置，反之如果能够观测到运动物体的位置，也就可以确定运动体在该位置的时刻。在浩翰的宇宙中，将地球看作一个质点，在地球质点上观测其它星体的位置，例如，由于地球公转，太阳相对地球的位置不断发生变化。同样月球绕地球公转，月球相对地球位置也在不断发生变化。由观测太阳或月亮相对地球的位置就可以确定时间，这种时间系统不受地球自转的影响，是均匀的，称为历书时。历书时规定当太阳在一个特定的位置时（太阳几何平黄经为279°41＇48"的瞬时）作为1900年1目0日12时正。历书时秒的定义为：由1900年1月0日12时开始的一个回归年长度的1／31556925.9747，这一分数的分母是1900年回归年的天数×24×60×60而得到的。1985年国际天文学会通过决议：自1960年起采用历书时秒作为天文学的时间标准。这种时间标准由于对星体准确位置观测上的困难，使得秒长误差在10-9数量级，历书时秒仅使用了数年时间便被原子秒所代替了。
三、原子秒的定义：在介绍原子秒之前首先了解一点原子方面的基本知识，原子是由原子核及核外电子所构成的，核外电子在一定轨道上绕核运动，允许的轨道有多个。电子在不同轨道上运动，原子就具有不同的能量，用原子物理的术语来说就是原子处于不同的能级。当原子受到电磁波辐射时吸收电磁波能量，电子由低能轨道跃迁到高能轨道，这时原子处于激发态。反之电子由高能轨道回到低能轨道时要向外辐射电磁波，电子处在最低能量轨道时原子能量最低，称基态原子。原子辐射或吸收电磁波的频率严格满足下列条件： ,式中W1和W2分别表示原子在跃迁过程中初末两个能级，h为布朗克常数。原子的各个能级是固定的，这使原子只能辐射或吸收一定频率的的电磁波，该电磁波频率所对应的周期为： ,这一周期稳定度极高，如果我们规定这一周期的若干倍为一秒，我们就会得到重复性极好的秒。但是，原子秒并不是由电子轨道的变化所定义的，而是由所谓的核自旋的变化来定的。原子中除电子绕核转动外，原子核本身在作自转，称核自旋，由量子力学理论得知核自旋的方向只能取几个不连续的方向。对应核自旋的不同方向，使原子处在不同的能级，即所谓的超精细能级。当原子发生超精细能级之间的跃迁时，也就是核自旋由一方向跃迁到另一个方向时，伴随着有一定频率的电磁波的辐射或吸收。
十三届国际计量大会（1967年10月）作出规定：铯原子133基态的两个超精细能级之间跃迁振荡9192631770周所经历的时间为一个原子时秒，也就是说当原子量为133的铯原子处在基态中时核自旋由一种自旋方向转变为另一种自旋方向时原子能量发生变化，所对应的电磁波的周期的9192631770倍的时间间隔规定为一个原子时秒。原子时秒具有极高的稳定性，其准确度可达10-13～10-14。国际单位制中的秒长就是按照上述规定在海平面上得到的。
请思考并回答：
1．秒的规定经过了哪几个变迁过程？
