2020高中物理 第一章 第一節(jié) 質(zhì)點、參考系和坐標系教案 新人教版必修1

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1、第一章 運動的描述 第一節(jié)　　質(zhì)點　參考系和坐標系 【課前準備】 【課型】新授課 【課時】1課時 【教學(xué)目標】 知識與技能 1.理解質(zhì)點的概念．能明確物體在什么情況下可以看作質(zhì)點 2.知道參考系的概念．知道選取參考系時，要考慮到使運動的描述盡可能簡單 3.知道坐標系的概念．能夠用坐標系描述物體的位置和位置的變化 過程與方法 1.讓學(xué)生將生活實際與物理概念相聯(lián)系，通過具體事例引出質(zhì)點這一理想化模型，初步掌握經(jīng)過科學(xué)抽象來抓住物體本質(zhì)建立物理理想化模型的方法。 2.通過參考系的

2、學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法，讓學(xué)生從熟悉的事例中體驗運動描述的相對性。 3.體會用坐標系描述物體位置的優(yōu)越性，讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)知識在物理研究中的作用 情感態(tài)度與價值觀 1.通過質(zhì)點模型的建立體驗物理學(xué)研究問題的方法之一-------科學(xué)抽象滲透研究問題時突出主要因素，忽略次要因素的辯證唯物主義價值觀和科學(xué)思維方法。 2.通過學(xué)習(xí)和體會“參考系的選取不同對運動的描述可以不同”。培養(yǎng)學(xué)生運用觀察和比較研究物體運動的習(xí)慣，提高對周圍世界的認識本領(lǐng)。 3.通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)生，讓學(xué)生體會物理與生活實際的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理課程的興趣。 【重點難點】 重點：（1）理解質(zhì)點概念以及

3、初步建立質(zhì)點所采用的抽象思維方法；（2）在研究具體問題時，如何選取參考系；（3）如何用數(shù)學(xué)上的坐標軸與實際的物理情景結(jié)合起來建立坐標系。難點：理想化模型——質(zhì)點的建立，及相應(yīng)的思想方法 教學(xué)方法：探究法，問題法 【教學(xué)過程】 【新課引入】 【展示】觀看下列四幅圖 【介紹】這四幅圖分別展示了雄鷹.小鳥在空中展翅飛翔，汽車在公路上急速行駛，行星.衛(wèi)星在宇宙中運行，根據(jù)初中學(xué)過的機械運動的知識，可知這些物體都在做機械運動。雄鷹的身體在向前運動，但它的翅膀在向前運動的同時還在上下運動，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時自身還在自轉(zhuǎn)，可見物體的具體運動都是很復(fù)雜的，想要精準的描述描述物體的運動并不是一件容

4、易的事情。 【思考】想要精準的描述物體具體的運動，麻煩和困難出在哪兒？ 【答案】因為任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般說來并不一樣 【承接】本節(jié)課我們用一種科學(xué)的思維方式建立一種物理模型來解決我們在描述物體時遇到的困難 【新課講授】 （一）物體與質(zhì)點 【啟發(fā)】物體的大小和形狀在一些問題的描述過程中，起著重要的作用，不可忽略。如教練研究劉翔跨欄的動作要領(lǐng)；裁判根據(jù)跳水運動員在空中翻滾的動作打分時，物體的大小和形狀就起了關(guān)鍵作用. 【思考】是不是我們研究的所有問題，大小和形狀都起關(guān)鍵作用而不可忽略呢？在現(xiàn)實的自然界中，在某些情況下，根據(jù)所要研究問題的性質(zhì)，是否可以

5、忽略某些物體的大小和形狀，而僅僅將物體看做是一個“點”？ 【展示】 圖一 圖二 【介紹】圖片一：人類居住的地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，同時又在自轉(zhuǎn)。因此，地球的各個部分離太陽的遠近在不短的改變。但是，如果考慮到地球到太陽的距離長達， 而地球的直徑只有，還不到它與太陽距離的萬分之一。在研究地球公轉(zhuǎn)的時候，由地球的大小而引起的地球上各部分的運動差異就可以忽略不計。 圖片二：據(jù)報道，“神舟”五號飛船載人艙長7.4 m，直徑2.8 m，總長58 m.重達480t，當(dāng)其升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的

6、光點. 【提問】1.在研究地球公轉(zhuǎn)的時候，由地球的大小而引起的地球上各部分的運動差異可不可以忽略不計？ 2.科學(xué)家研究“神舟”五號在空中的位置.離開地面的高度.飛行的速度.運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎？ 【答案】1.在研究地球公轉(zhuǎn)的時候，由地球的大小而引起的地球上各部分的運動差異可以忽略不計，而把地球看做一個“點”。 2.不需要，可以用熒光屏上的小光點代替 “龐大”的飛船 【結(jié)論】1.在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，而突出“物體具有質(zhì)量”這個要素，把物體簡化為一個有質(zhì)量的點，這樣的點稱為質(zhì)點。 2.在另一些情況下，雖然不能忽略物體的大小和形狀，但是可以

7、用其上任意一點的運動來代替整個物體的運動，于是整個物體的運動也可以簡化為一個點的運動，把物體的質(zhì)量賦予這個點，它也構(gòu)成一個質(zhì)點。 【擴展】根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和需要，抓住問題中的主要因素，忽略次要因素，建立一種理想化的物理模型，使復(fù)雜問題得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法.質(zhì)點就是這種物理模型之一。 【提問】物理中的“質(zhì)點”跟幾何中的點有什么相同和不同之處？ 【回答】相同之處為：都是沒有形狀和大小的點 不同之處為：質(zhì)點是實際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全 部質(zhì)量，而且是一個相對的概念；幾何學(xué)中的點沒有質(zhì)量，僅表示一個位置，而且應(yīng)該是“

8、絕對得小”. 【小結(jié)】1.質(zhì)點是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的物理模型. 2.質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法. 3.一個物體能否看成質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小.質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān). 4.一個物體能否被看作質(zhì)點，取決于所研究問題的性質(zhì).即使是同一個物體，在研究的問題不同時，有的情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點. （二）參考系 【觀察】（1）坐火車旅行圖片（2）運動員跳傘圖片（3）地球繞太陽轉(zhuǎn)動圖片 圖一 中的小孩是靜止還是運動 圖二 觀察跳傘運動

9、員 圖三 地球繞太陽運動 【提問】1.一個小朋友和一位同伴正坐在一輛火車上，鐵路邊的人看到火車中的乘客是什么情景，而同伴認為這個小朋友是怎樣的？ 2.地面上的人觀察跳傘運動員運動是怎樣的下落情況，而飛機駕駛員看跳傘運動員是怎樣下落的？ 3.地球在繞太陽轉(zhuǎn)動，而我們卻沒感覺到這又是為什么？ 【回答】1.鐵路邊的人看見火車中的乘客在飛快的離去，而同伴認為這個小朋友是靜止的 2.地面上的人看見跳傘運動員是在沿曲線下落，而飛機駕駛員看見跳傘運動員在沿直線下落 3.這是因為我們跟著地球一起繞太陽轉(zhuǎn)動，所以我們沒有感覺 【思考】對于同一個運動，為什么人們的看法會不一樣？

10、【提示】自然界的一切物體都處于永恒的運動中，絕對靜止的物體時不存在的。就此意義而言，我們說運動是絕對的，但是，描述某個物體的位置及其隨時間的變化，卻又總是相對于其他物體而言的。這便是運動的相對性。 【結(jié)論】為描述物體的運動，需要另外選取一個物體作為標準，觀察這個物體相對于標準的位置是否發(fā)生變化，以及怎樣變化。這個作為標準的物體叫做參考系（reference frame）. 【提問】在上面三幅圖中得出的不同結(jié)論都是由選取的哪些參考系所引起的？ 【回答】1.鐵路邊的人看見火車中的乘客在飛快的離去是以地面作為參考系，同伴認為這個小朋友是靜止的是以火車為參考系 2.地面上的人看見跳傘運動員是在

11、沿曲線下落是以地面作為參考系，飛機駕駛員看見跳傘運動員在沿直線下落是以飛機為參考系 3.地球在繞太陽轉(zhuǎn)動，而我們卻沒感覺，是因為我們以地球作為參考系 【小結(jié)】1.選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動，觀察的結(jié)果可能會有所不同。 2.比較兩個物體的運動時必須選擇同一參照系，比較才有意義。 3.在運動學(xué)中，參考系的選取是任意的，但在實際選擇參考系時應(yīng)以運動的描述盡可能簡單為原則。在沒有特別說明時，通常以地面為參考系。例如，描述地面上物體的運動時，通常選地面或相對于地面而靜止不動的其他物體作為參考系。 （三）坐標系 【思考】如何定量的描述物體的位置及位置的變化？ 【結(jié)論】位置就是質(zhì)點

12、在某時刻所在的空間的一點。物體運動時，其位置發(fā)生變化，為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺讼?。坐標系是在參考系的基礎(chǔ)上抽象出來的概念，是抽象化的參考系。 【提問】當(dāng)物體做直線運動時，我們應(yīng)該怎樣建立坐標系？ 【回答】物體在一條直線上運動，即物體在做一維運動時，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點.正方向和單位長度，建立直線坐標系，把這種坐標系我們稱為一維坐標系。如圖1—1—1所示，若某一物體運動到A點，此時它的位置坐標XA＝3m，若它運動到B點，則此時它的坐標XB＝-2m（“-”表示沿X軸負方向）。 X／m A B O 0 3 -2 圖1

13、—1—1 【提問】當(dāng)物體在一個平面上運動時，我們應(yīng)該怎樣建立坐標系？ 【回答】對于平面運動，我們可以建立平面直角坐標系，這種坐標系我們稱為二維坐標系，例如在地理上用緯度和經(jīng)度來確定某個地點的精確位置 【介紹】全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS） 我們在地圖上看到的經(jīng)緯線，實際上就是在地球表面建立的坐標系，地面任何一點的位置都可以用在個點的坐標（也就是經(jīng)度和緯度）來確定。 向空中發(fā)射幾顆人造衛(wèi)星，它們不停地向地面發(fā)射信號，表明自己此刻所處的位置。地面的接收器收到這些信號后進行分析，就顯示出接收器自身所在地的坐標（經(jīng)度、緯度）、 目前普及型GPS定位器可以做得很小，精確度能達到幾米，價格也比較便

14、宜，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種野外活動中，許多汽車上也安裝了GPS定位器。 我國獨立自主研制的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)開始工作，并將最終具有全球定位的功能。俄羅斯和歐盟也在開發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 【展示】 【提問】這個GPS定位器此刻位于我國哪個城市的什么部位？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？ 【回答】從GPS定位器上顯示屏中的信息可以知道： 1.第1行的“西”和第2行的“航向267°”表示的是航向，如下圖所示. 2.“航速0.0 km”說明定位器現(xiàn)在相對地面靜止 3.“累計13：32”是指從開始啟動定位器到現(xiàn)在的時間 4.“N39°55.451′”和“E116°23.504′”是

15、指定位器所處位置在北緯39°55.45.東經(jīng)116°23.504′; 5.時間：10：29：57”顯示的是北京時間10點29分57秒 結(jié)合上面的信息，通過地理知識或查閱地圖手冊可以知道定位器此刻正處于北京市城區(qū)的西部. 【小結(jié)】1.坐標系相對參考系是靜止的。 2.坐標的三要素：原點.正方向.標度單位。 3.用坐標表示質(zhì)點的位置。 4.用坐標的變化描述質(zhì)點的位置改變。 【課時小結(jié)】 【課堂小結(jié)】 1.本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了質(zhì)點概念的建立，能夠看作質(zhì)點的條件判斷；參考系及坐標系的建立，對運動的描述奠定了知識基礎(chǔ)，而且確立了物理模型的思想。抓住實際物理現(xiàn)象的主要因素，忽略次要因素，排除非

16、本質(zhì)因素的干擾，突出反映事物的本質(zhì)特征，從而使物理現(xiàn)象或過程得到簡化，建立物理模型，這就是我們必須掌握的科學(xué)研究方法——科學(xué)抽象。 【板書設(shè)計】 【布置作業(yè)】 教材第11頁第1.2.3題. 五.板書設(shè)計 第一節(jié)　質(zhì)點　參考系和坐標系 一、質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點． (1)質(zhì)點是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型． (2)質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法． (3)一個物體能否看成質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān)． 二、參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，這個選來作標準的參照物稱為參考系． (1)運動和靜止都是相對于參考系的． (2)參考系的選取是任意的。 (3)選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣． (4)選擇參考系時，應(yīng)使物體運動的描述盡可能簡單、方便． (5)比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義． 三、坐標系 (1)描述直線運動的物體的位置變化，可以建立一維直線坐標系． 六.教學(xué)反思