質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系教案 人教課標(biāo)版(優(yōu)秀教案)

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1、質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系 一、教材分析 要描述物體的運(yùn)動(dòng)，首先要對實(shí)際物體建立一個(gè)物理模型，最簡單的的質(zhì)點(diǎn)模型。由于運(yùn)動(dòng)的相對性，描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)必須明確所選擇的參考系。 為了準(zhǔn)確的、定量的描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，還要建立坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系是描述物體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識，教材逐步展開這些內(nèi)容，最后介紹全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。 本節(jié)是學(xué)習(xí)后面內(nèi)容的基礎(chǔ)，也是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)。 二、三維目標(biāo) ．知識與技能： （）理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法。 （）理解參考系的選取在物理中的作用，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。 （）會(huì)用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化。 ．過

2、程與方法： （）體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系，通過幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。 （）通過參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法，讓學(xué)生從熟悉的常見現(xiàn)象和已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對性，提示參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)客觀存在的必要性和合理性，促使學(xué)生形成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲取知識的能力。 ．情感態(tài)度與價(jià)值觀： 熱愛自然，關(guān)心科技，正確方法，科學(xué)態(tài)度。 三、重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)概念的理解，如何選取參考系。 難點(diǎn)：什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)。 四、教具 液晶投影機(jī)、筆記

3、本電腦、三角尺。 四、教學(xué)過程 （一）引入 ．觀看一段反映物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫，然后思考問題。 雄鷹在空中翱翔，足球在綠茵場上飛滾，連靜靜的山川也在“坐地日行八萬里”……，宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)是宇宙間永恒的主題，也是日常生活中常見的現(xiàn)象，詩人可以用“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，來描繪氣勢磅礴的瀑布，畫家也可以用美麗的畫筆描繪出動(dòng)感十足的情景，那么作為我們未來的科學(xué)家，我們怎樣描繪物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢？ （二）參考系 關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們肯定有許多的看法，下面我們一起來圍繞幾個(gè)常見的場景進(jìn)行討論。（）坐火車旅行圖片（）飛機(jī)投彈圖片（）地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)圖片 請同學(xué)們設(shè)想一下

4、，你和一位同伴正坐在這輛火車上，鐵路邊的人看到火車中的乘客是什么情景，而同伴認(rèn)為你是怎樣的。 地面上的人觀察跳傘運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)是怎樣的下落情況，而飛機(jī)駕駛員看跳傘運(yùn)動(dòng)員是怎樣下落的。 地球在繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，而我們卻沒感覺到這又是為什么。 雖然說物體的運(yùn)動(dòng)是永恒的，但在描述某一物體的位置隨時(shí)間的變化，卻又總是相對于其它物體而言的，這便是運(yùn)動(dòng)的相對性?？磥恚枋鲆粋€(gè)物體的運(yùn)動(dòng)即位置隨時(shí)間的變化，首先要選定“某個(gè)其它物體”做參考，然后再觀察研究對象相對于這個(gè)選定物體的位置是否隨時(shí)間變化以及怎樣變化。象以上分析的，用來做參考的物體稱為參考系。 思考：．敦煌曲子詞中有這樣的詩句：“滿眼風(fēng)波多閃爍，看山

5、恰似走來迎，仔細(xì)看山山不動(dòng)，是船行?！逼渲小翱瓷角∷谱邅碛焙汀笆谴小彼x的參考系分別是什么？ ．坐在美麗的校園內(nèi)學(xué)習(xí)毛澤東的詩句“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”時(shí)，我們感覺是靜止不動(dòng)的。這與詩句里的描述是否矛盾？說明理由。 ．描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系： ．可以任意選?。且欢ǖ? ．選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，其結(jié)果： ．一定不同．可能不同．一定相同 由于運(yùn)動(dòng)描述的相對性，凡是提到運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該弄清楚它是相對哪個(gè)參考系而言的，要比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系，比較才有意義！參考系選擇得當(dāng)就會(huì)使問題研究變的簡潔、方便！比如，一個(gè)星際火箭在剛發(fā)射時(shí)，主要

6、研究它相對于地面的運(yùn)動(dòng)，所以把地球選作參考系，但是，當(dāng)火箭進(jìn)入繞太陽運(yùn)行的軌道時(shí)，為了研究的方便，便將太陽選作參考系。為研究物體在地面上的運(yùn)動(dòng)，選地球作參考系最方便。再如，初中有這一問題，有一隊(duì)伍正在勻速前進(jìn)，通訊員從隊(duì)尾勻速行至隊(duì)首，再從隊(duì)首行至隊(duì)尾，求時(shí)間。這一問題我們選擇隊(duì)伍作參考系就非常方便。因此，選擇參考系是研究問題的關(guān)鍵之一。 （二）質(zhì)點(diǎn) 知道了物體運(yùn)動(dòng)的相對性之后，我們再來研究物體相對于參考系的運(yùn)動(dòng)情況。還是看剛才的三幅圖。 在地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的圖片中，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，注意地球同時(shí)又在自轉(zhuǎn)，所以地球的各部分離太陽的遠(yuǎn)近在不斷變化，可見要準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng)，并不是一件容易的

7、事。 分析：當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時(shí)怎么看待地球？有什么巧妙的方法。 地球是一個(gè)龐然大物，直徑約為12800km，與太陽相距×108km，也就是說地球直徑約是它與太陽距離的萬分之一。 學(xué)生：因此，研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的大小而引起的地球各個(gè)部分的差異很小，可以忽略不計(jì)，也就是說可以忽略地球的大小，把它視為一個(gè)點(diǎn)。 忽略地球的大小和形狀把地球看作一個(gè)點(diǎn)時(shí)，能夠忽略地球質(zhì)量嗎？（質(zhì)量是物體的固有屬性） 剛才，同學(xué)們其實(shí)已經(jīng)做了一件偉大的事，什么偉大的事呢，在研究某一問題時(shí)，對結(jié)果影響非常小的因素把它忽略掉，突出研究對象的主要方面，這是一種科學(xué)抽象，物理學(xué)中稱之為物理模型。例如，剛才研究地

8、球公轉(zhuǎn)時(shí)把地球本身的大小、形狀忽略不計(jì)，突出地球具有質(zhì)量，而把地球簡化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)就是建立了物理模型，物理學(xué)中稱這種不考慮物體的大小和形狀，而突出物體具有質(zhì)量的點(diǎn)，稱為質(zhì)點(diǎn)。于是，對實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的描述就轉(zhuǎn)化為對質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述。 那么，如果研究地球自轉(zhuǎn)，考查地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，還可以把地球看作質(zhì)點(diǎn)嗎？為什么？不能，因?yàn)榈厍蛏细鼽c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不一樣。 又如，研究火車在沿平直軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把火車看作質(zhì)點(diǎn)嗎？研究火車過橋呢？研究火車車輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況呢？這些情況下能把火車看作質(zhì)點(diǎn)嗎？ 那么什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)又有哪些特征？ ．一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，取決于它的大小和形狀在所研

9、究問題中是否可以忽略不計(jì)，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無關(guān)。 ．一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，取決于所研究問題的性質(zhì)，即使是同一個(gè)物體，在研究的問題不同時(shí)，有的情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點(diǎn)。 ．質(zhì)點(diǎn)是沒有大小，沒有形狀，具有物體全部質(zhì)量的點(diǎn)。 ．質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型。 思考： ．下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中，正確的是（） ．體積很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn) ．質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn) ．不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸跟物體間距相比甚小時(shí)，就可以看成質(zhì)點(diǎn) ．只有低速運(yùn)動(dòng)的物體才可看成質(zhì)點(diǎn)，高速運(yùn)動(dòng)的物體不可看作質(zhì)點(diǎn) ．在以下的哪些情況

10、中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)（） A． 研究某學(xué)生騎車回校的速度 B． 對這位學(xué)生騎車姿勢進(jìn)行生理學(xué)分析 C． 研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡 D． 研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面 ．在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)在處理（） ．研究一端固定可繞該端轉(zhuǎn)動(dòng)的木桿的運(yùn)動(dòng)時(shí)，此桿可作為質(zhì)點(diǎn)來處理 ．在大海中航行的船要確定它在大海中的位置，可以把它當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)來處理 ．研究雜技演員在走鋼絲的表演時(shí)，雜技演員可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理 ．研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理。 （三）坐標(biāo)系 如果一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體沿直線運(yùn)動(dòng)，怎樣定量描述物體的位置變化呢？ 為了定量地描述

11、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?biāo)系，如果物體在一維空間運(yùn)動(dòng)，即沿一條直線運(yùn)動(dòng)，只需建立直線坐標(biāo)系，就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置；如果物體在二維空間運(yùn)動(dòng)，即在同一平面運(yùn)動(dòng)，就需要建立平面直角坐標(biāo)系來描述物體的位置；當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，則需要建立三維坐標(biāo)系。 其三要素是：原點(diǎn)、正方向和單位長度。 例：如圖所示，桌面離地面的高度是0.8m，坐標(biāo)系原點(diǎn)定在桌面上，設(shè)豎直向下為坐標(biāo)軸的正方向，、離地面的高度分別是1.3m、0.4m，問、的坐標(biāo)應(yīng)該是多少？ 例：如圖所示，一輛汽車從市民廣場的鐘樓出發(fā)沿人民路駛向孩兒巷和更俗劇場方向，我們怎樣描述汽車的位置隨時(shí)間的變化？ 鐘樓： 人

12、民路 孩兒巷 ： 更俗劇院： 端平橋： 和平橋： 同學(xué)們認(rèn)為怎樣確定坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸、原點(diǎn)、正方向和單位長度呢？ 對質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻為時(shí)間的起點(diǎn)。 學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目思考書中提出的問題 ° （四）課堂小結(jié)： ．知識整理：質(zhì)點(diǎn)參考系坐標(biāo)系 ．研究方法 抓住實(shí)際物理現(xiàn)象的主要因素，忽略次要因素，排除非本質(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。 學(xué)習(xí)是一件增長知識的工作

13、，在茫茫的學(xué)海中，或許我們困苦過，在艱難的競爭中，或許我們疲勞過，在失敗的陰影中，或許我們失望過。但我們發(fā)現(xiàn)自己的知識在慢慢的增長，從啞啞學(xué)語的嬰兒到無所不能的青年時(shí)，這種奇妙而巨大的變化怎能不讓我們感到驕傲而自豪呢？當(dāng)我們在學(xué)習(xí)中遇到困難而艱難的戰(zhàn)勝時(shí)，當(dāng)我們在漫長的奮斗后成功時(shí)，那種無與倫比的感受又有誰能表達(dá)出來呢？因此學(xué)習(xí)更是一件愉快的事情，只要我們用另一種心態(tài)去體會(huì)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有學(xué)習(xí)的日子真好！ 如果你熱愛讀書，那你就會(huì)從書籍中得到靈魂的慰藉；從書中找到生活的榜樣；從書中找到自己生活的樂趣；并從中不斷地發(fā)現(xiàn)自己，提升自己，從而超越自己。 明天會(huì)更好，相信自己沒錯(cuò)的！ 我們一定要說積極向上的話。只要持續(xù)使用非常積極的話語，就能積累起相關(guān)的重要信息，于是在不經(jīng)意之間，我們就已經(jīng)行動(dòng)起來，并且逐漸把說過的話變成現(xiàn)實(shí)。