11_《質(zhì)點參考系和坐標系》教案（新人教必修1）

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1、高考資源網(wǎng)——提供高考試題、高考模擬題，發(fā)布高考信息題 本站投稿專用信箱：ks5u@，來信請注明投稿，一經(jīng)采納，待遇從優(yōu) 質(zhì)點　　參考系和坐標系教案 天津市武清區(qū)梅廠中學(xué) 謝自成20070522 【教學(xué)目標】 1．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． 2．過程與方法： (1)領(lǐng)悟質(zhì)點概念的提出和分析、建立的過程 (2)了解物理學(xué)研究中物理模型的特點，初步掌握科學(xué)抽象這種研究方法 (3)通過數(shù)形

2、結(jié)合的學(xué)習(xí)，認識數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)中的作用 3．情感態(tài)度與價值觀： (1)通過學(xué)生的觀察、探究體驗，使學(xué)生保持對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理 (2)通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生相互合作、共同探索的團隊精神，并使學(xué)生學(xué)會合作與交流，逐步形成嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度 (3)體驗物理學(xué)研究問題的方法——科學(xué)抽象，養(yǎng)成正確處理問題的方法，學(xué)會在研究問題中突出主要矛盾的哲學(xué)價值觀 【教學(xué)重點】質(zhì)點概念的理解、參考系的選取、坐標系的建立 【教學(xué)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)手段】多媒體課件，乒乓球和拍 【教學(xué)過程】 1．

3、引入新課 　呈現(xiàn)“神舟”５號從發(fā)射到返回艙成功回收的主要階段。 播放神州五號發(fā)射升空過程的錄像。 講述：飛船在茫茫太空遨游，如何描述它的運動呢？文學(xué)家、藝術(shù)家采用形象的手法?！傲柙茟蛟掠毋y漢,轉(zhuǎn)瞬翔天過太空”，短短一兩句話就勾勒出航天飛船的雄姿。 世界萬物都在運動，對于不同物體的運動，不同的人（如文學(xué)家、藝術(shù)家等）有不同的描述，請舉例說明。 那么科學(xué)家怎樣描述物體的運動呢？ 著名物理學(xué)家海森伯曾說過：“為了理解現(xiàn)象，首要條件就是引入適當?shù)母拍睢Ｖ挥薪柚谡_的概念，我們才能真正知道觀察到了什么?！? 本章我們首先引入描述運動的一些基本概念，進而研究最簡單最基本的運動形式：直線運

4、動。 2．講授新課 （一）、物體與質(zhì)點 １、播放鴿子飛行的錄像。 提問： (1)要準確描述鴿子身上各點的位置隨時間的變化不是容易事，困難和麻煩出在哪兒呢？ （主要由于它的身體在向前運動的同時，它的翅膀還在上下運動。也就是鴿子有一定的大小和形狀，各部分的運動情況不一樣。） (2)如果我們研究它從家里出發(fā)到你親戚家送信，需要了解它各部分運動的區(qū)別嗎？ （如果我們研究它長度飛行就不需要了解它各部分運動的區(qū)別。） (3)如何才能較準確地描述它的運動呢？ （如果忽略它的大小和形狀就可以了。） 講述：有些時候為了便于分析，常常把物體簡化為一個點。 呈現(xiàn)信息窗： “神舟”5號飛船載

5、人艙長7.4m，直徑2.8m,用長58m，重達480t的“長征”2號火箭發(fā)射。 如科學(xué)家研究“神舟”5號飛船在空中的運動位置、高度、速度等問題時就把它簡化為一個有質(zhì)量的點。 播放“神舟”５號運行時在指揮部熒光屏上的顯示為一個小小的光點。 教師小結(jié)：這樣，在某些情況下，我們可以把物體簡化為一個有質(zhì)量的點。 物理學(xué)中，用來代替物體的有質(zhì)量的點叫質(zhì)點（mass　point）。 物理思想： 在物理學(xué)中，突出問題的主要方面，忽略次要因素，經(jīng)過科學(xué)抽象而建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點就是這種物理模型之一。 ２、提問： (1)研究地球繞太陽的

6、公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個點呢？播放太陽系運行的模擬動畫。 （研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能把地球視為點；因為日地距離遠大于地球的直徑。） (2)一列沿京滬鐵路運動的火車，若研究它從上海到北京的運動能否把它簡化為一個點？播放火車運行模擬動畫。 （同理研究火車從上海到北京的運動也能把它簡化為一個點；因為上海到北京的離遠大于火車的長度。） (3)研究地球上各處的季節(jié)變化時，能否把它視為質(zhì)點呢？播放地球公轉(zhuǎn)和四季變化的模擬動畫。 （研究地球上各處的季節(jié)變化時，不能把它視為質(zhì)點，因為它的大小不能忽略。） (4)研究火車通過南京長江大橋的運動時，能否把它簡化為一個質(zhì)點？呈現(xiàn)火車過橋的圖片。 （同理研究

7、火車通過南京長江大橋的運動時，也不能把它視為質(zhì)點，因為火車的長度可以與大橋長度相比擬。） 3、通過以上幾個問題請同學(xué)們進一步討論： (1)物體是否在所有的情況下都能看作質(zhì)點？ （同一物體能否看作質(zhì)點，要依據(jù)問題的具體情況決定） (2)物體看作質(zhì)點的條件是什么？ （物體看作質(zhì)點的條件是：物體的形狀和大小對所研究的問題影響很小時。） (3)物理中的“質(zhì)點”跟幾何學(xué)中的點有什么相同和不同的地方？ （相同點是都無大小和形狀，不同點是一個有質(zhì)量，一個無質(zhì)量。） (4)大的物體一定不能看成質(zhì)點？小的物體隨時都看成質(zhì)點嗎？ （物體能否看成質(zhì)點，與物體本身的大小無關(guān)。大的物體，如月球、飛船也

8、可以看成質(zhì)點，小的物體，如乒乓球在發(fā)球時要考慮旋轉(zhuǎn)，不能看成質(zhì)點。） 播放地月系運行模擬動畫，28屆雅典奧運會上張怡寧發(fā)球錄像。 演示乒乓球發(fā)球情況。 （二）參考系 1、設(shè)想一下，你和你的同桌正在太空站里一邊喝咖啡一邊聊天。在“地球人”看來，你們隨太空站以很大的速度繞地球運動。 提問：你和你的同桌能感到自己在高速運動嗎？為什么？呈現(xiàn)太空站的圖片。 （雖然我們沒有到過太空站，但地球上的生活經(jīng)驗告訴我們，我和我的同桌都會認為自己是靜靜地坐著。因為這與參照物的選取有關(guān)。） 教師小結(jié)：物體的運動和靜止是相對的。 為描述物體的運動，需要另外選取一個物體作為標準，否則無法判斷。這個作為標準

9、的物體叫做參考系（reference frame）. 提問：有一首唐代流傳下來的詩詞：“滿眼風(fēng)波多閃灼，看山恰似走來迎，仔細看山山不動——是船行?！弊髡邽槭裁磿小吧接?、“船行”這樣兩種不同的感覺？ （“山迎”的感覺是由于選船作為參考系，“船行”是選山作為參考系。） ２、播放飛機空投的模擬動畫。提問：選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？從中你有什么發(fā)現(xiàn)呢？ （以飛機為參考系，看到投下的物資沿直線豎直下落，地面上的人以地面為參考系，看到物體是沿曲線下落的。） ３、提問：參考系的選擇是任意的。但怎樣選擇比較好呢？ （選擇不同的參考系來觀察同一運動，觀察的結(jié)果會有不同。） 播放地月系、太

10、陽系運行的模擬動畫（幾何畫板制作），請同學(xué)觀察思考研究月球的運動選什么參考系較好？由此你得出的結(jié)論如何？ （以地球為參考系比較好，因為此時研究月球的運動比較簡單。而以太陽為參考系研究月球的運動比較復(fù)雜。因此我們認為：參考系的選擇應(yīng)以對運動的描述越簡單越好。） 教師小結(jié)：參考系的選擇應(yīng)以對運動的描述簡單、方便為原則。 要注意的是：若無特別說明，通常是以地面或相對地面靜止的物體為參考系． (三)、坐標系 1、假設(shè)你在學(xué)校攀登樓前廣場上，沿東西方向筆直地奔跑，如果要問你到了哪里，我們會怎樣表示呢？（呈現(xiàn)學(xué)校平面圖） 對我們可以選擇大家所熟悉的標志作為參考，說明你的位置

11、。那么能否借助數(shù)學(xué)方法呢？ （可以說在廣場上旗桿東面或西面幾米處可以建立坐標系來描述物體的物質(zhì)。） 教師小結(jié)：一般說來，為了定量地描述物體的位置變化,需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼担╟oordinate system）。用坐標值來表示物體的位置。 提問：如何選擇坐標軸和正方向？如何選坐標原點？如何確定坐標軸上的刻度值？ （對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點運動軌跡為坐標軸，質(zhì)點運動的方向為坐標軸正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標軸原點的時刻為時間的起點。） 如果我們以廣場上旗桿作為坐標原點，x=5m,x=-10m表示什么意思？正負號表示什么意思？ （x=5m,表示在廣場上旗桿東面５米處，x=-10

12、m表示在廣場上旗桿西面10米處。正負號表示方向。） 2、如果你在學(xué)校里從前校門到后校門，對于這種平面運動，要描述你的位置或位置的變化，應(yīng)該建立怎樣的坐標系？如果我們要研究“神舟”５號這種三維運行呢？ （對于平面運動，我們可以建立平面直角坐標系描述位置或位置的變化；對于“神舟”５號可以建立三維坐標系研究它的運動。） 3、請同學(xué)們閱讀課本第１３頁“科學(xué)漫步”，并回答：此GPS定位器此刻處于我國哪個城市？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？ （顯示屏上的北緯3955．451′、東經(jīng)11623．504′是北京所處的經(jīng)度和緯度。還可以知道時間，航向、航速、航程） 老師解釋：顯示屏上第1行的“西”和第

13、2行的航向267其含義。 請同學(xué)舉例說明它的還有哪些用途。 （GPS應(yīng)用領(lǐng)域有交通管理、測量、實時導(dǎo)航、精確定位、資源開發(fā)等。） 【課堂小結(jié)】 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了質(zhì)點、參考系和坐標系等概念，它們是運動學(xué)乃至整個力學(xué)的最基本最重要的概念。要描述物體的運動，首先要對實際物體建立一個物理模型，最簡單的是質(zhì)點模型。由于運動的相對性，描述質(zhì)點的運動時必須明確所選擇的參考系。為了準確地、定量地描述質(zhì)點的運動，還要建立坐標系。 除了以上知識，你還學(xué)到了什么方法？（物理學(xué)研究問題的基本方法——建立物理模型。） 【布置作業(yè)】 復(fù)習(xí)本節(jié)課本。 思考課本第13頁“問題與練習(xí)”中各題，要求準確回答。 【板書設(shè)計】 第一節(jié)　　質(zhì)點　　參考系和坐標系 一、 質(zhì)點 １、定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點叫質(zhì)點。 ２、實物簡化為質(zhì)點的條件：物體的大小和形狀對研究的問題的影響可忽略不計。 理想模型:抓住主要特征，忽略次要因素 二、參考系 １、選來作為標準的另外的物體叫做參考系。 ２、選擇不同的參考系來觀察同一運動，觀察的結(jié)果會有不同。 ３、選擇的原則：觀測方便和使運動的描述盡可能簡單 三、坐標系：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?shù)淖鴺讼担? 共4頁　第4頁