《質點參考系和坐標系》教學設計.doc

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《質點 參考系和坐標系》教學設計 　　一、教材分析 　　本教學設計選自人教版新課標高中物理教材第一章第一節(jié)《質點 參考系和坐標系》，要描述物體的運動，首先要對實際物體建立一個最簡單的物理模型—質點模型。由于運動的相對性，描述質點運動時必須明確所選擇的參考系。為了準確的、定量的描述質點的運動，還要建立坐標系。質點、參考系和坐標系是描述物體運動的基礎知識，教材中逐步展開這些內容，最后介紹全球衛(wèi)星定位系統。本節(jié)介紹質點、參考系和坐標系，不僅是這一章學習的基礎知識，也是以后力學各章學習的基礎知識。這些基礎知識在實踐中有廣泛的、重要的應用。 　　二、三維目標 　　1．知識與技能 　　（1）理解質點的概念，知道它是一種科學的抽象，知道科學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，會根據實際情況選定參考系。 　?。?）會用坐標系描述物體的位置和位置的變化。 　　2．過程與方法 　　（1）體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學生將生活實際與物理概念相聯系，通過幾個具體的例子讓學生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。 　?。?）通過參考系的學習，知道從不同角度研究問題的方法，讓學生從熟悉的常見現象和已有經驗出發(fā)，體驗不同參考系中運動的相對性，提示參考系在確定物體運動時客觀存在的必要性和合理性，促使學生形成勤于觀察、勤于思考的習慣，提高學生自主獲取知識的能力。 　　3．情感態(tài)度與價值觀 　　熱愛自然，關心科技，正確方法，科學態(tài)度。 　　三、教學重、難點 　?。?）重點 　　1．理解質點的概念； 　　2．從參考系中明確地抽象出了坐標系的概念。 　?。?）難點 　　1．理解質點的概念 　　四、教學突破 　　課前師生收集豐富的圖片、視頻、文字等資料，聯系學生日常生活中身邊熟悉的實例，激發(fā)學生學習的興趣，通過老師引導，學生得出有關物理概念，從而使學生樂于探究和思考。 　　五、教學流程設計 　?。ㄒ唬┮胝n題 教師活動 學生活動 （利用多媒體播放一段反映物體運動的視頻，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”……）。請同學們思考回答：這些場景中哪些物體是在運動的？在物理學中，什么叫做機械運動？舉例說明。 2．對學生的舉例分析給予評價，并根據學生的回答進一步總結機械運動的概念。 3．指導學生分析視頻資料，指出：宇宙中的一切物體都在不停地運動，運動是宇宙間永恒的主題，也是日常生活中常見的現象，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感十足的情景，那么，我們怎樣描繪物體的機械運動呢？即怎樣地描述物體上各點的位置及其隨時間的變化呢？ 1．學生嘗試回憶九年級學過的《運動的描述》，舉例說明什么叫做機械運動？如:老師走下講臺（老師對講桌位置改變），汽車駛過學校（汽車對學校位置改變）等。 2．回答：物理學上把一個物體對另一個物體相對位置變化運動稱之為機械運動。 3．聽講，理解什么是位置變化，進一步體會機械運動，做記錄。 　?。ǘ┪矬w和質點 教師活動 學生活動 1．研究物體的運動，首先要確定物體的位置。物體都具有大小和形狀，在運動中物體的各點的位置變化一般說來是不同的，所以要詳細描述物體的位置及其變化，并不是一件簡單的事情。（多媒體展示三幅圖），在地球繞太陽轉動的圖片中，地球在繞太陽公轉，注意地球同時又在自轉，所以地球的各部分離太陽的遠近在不斷變化。 2．分析：地球是一個龐然大物，直徑約為12800km，與太陽相距1．5108km，也就是說地球直徑約是它與太陽距離的萬分之一。當我們討論地球的公轉時怎么看待地球？有什么巧妙的方法？ 3．指導學生討論。在學生討論過程中，引導學生想到我們在處理這些問題時，采用科學抽象的方法，即不考慮物體各部分的差異，把物體簡化成為沒有大小、形狀的點，或者說用一個有質量的點來代替物體。 4．可見，引入質點是為了使物體的位置有一個確切的概念，使物體的復雜運動轉化成點的運動。 5．總結得出①質點的定義：用來代替物體的有質量的點叫做質點。即沒有形狀、大小、體積而具有質量的一個點，質點具有物體的全部質量。②質點是人們?yōu)榱耸箤嶋H問題簡化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，盡可能把復雜問題簡單化，是物理學上經常用到的一種研究問題的方法──科學抽象。 6．進一步說明：物理學對實際問題的簡化，必須從實際出發(fā)，撇開不考慮的（只能是與當前考察無關的因素），和對當前考察影響很小的次要因素。 1．學生分小組討論得出：研究地球公轉時，由于地球的大小而引起的地球各個部分的差異很小，可以忽略不計，也就是說可以忽略地球的大小，把它視為一個點。 忽略地球的大小和形狀把地球看作一個點時，能夠忽略地球質量嗎？ 聽講，記錄，認真體會，理解引入質點的意義。 3．討論①是不是只有很小的物體才能看作質點？ ②地球的自轉和轉動的車輪能否被看作質點？ ③物理中的“質點”和幾何中的點有什么相同和不同之處？ 師生共同討論得出：關于質點簡化的條件 一個物體能否抽象成質點，并不是取決于物體的形狀和體積大小，這要看具體情況而定。 ①平動的物體一般可以看作質點 做平動的物體，由于物體上各點的運動情況相同，可以用一個點代表整個物體的運動，在這種情況下，物體的大小、形狀就無關緊要了，可以把整個物體當質點。 例如：平直公路上行駛的汽車，車身上各部分的運動情況相同，當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時候，就可以把汽車當作質點。當然，假如我們需要研究汽車輪胎的運動，由于輪胎上各部分運動情況不相同，那就不能把它看作質點了。 要注意的是：同一物體在不同情況下有時可看質點，有時不可以看作質點，一列火車從北京開到上海，研究火車的運行的時間，可將火車看成質點，而火車過橋時，計算火車過橋的時間，不可以將火車看成質點。 ②有轉動但轉動為次要因素 例如：研究地球公轉時，可把地球看作質點；研究地球自轉時，不能把地球看作質點。 ③物體的形狀、大小可忽略 再如：乒乓球旋轉對球的運動的較大的影響，運動員在發(fā)球、擊球時都要考慮，就不能把乒乓球簡單看作質點。 　　（三）參考系 教師活動 學生活動 1．坐在教室里的同學看到其他同學都是靜止的，卻不知道他們都在繞著太陽在高速運動著，這里面蘊含了什么問題呢？ 2．讓學生觀察圖1．1-3和1．1-4，閱讀圖右文字，回答以下問題。 ①得出什么結論？②就圖1．1-4能否提出一些問題？（例如為什么跳傘者總是在飛機的正下方） 小結 ①參考系是參照物的科學名稱，是假定不動的物體。一個物體一旦被選為參考系，就認為它是靜止的。在選定參考系后要假定自己站在參照物中去觀察物體的運動，即“參考系上長著觀察者的眼睛”。 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在運動學中，參考系的選取是任意的，但在實際選擇參考系時應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。 1．思考課本P12圖1．1-3，1．1-4。并思考觀察結果為什么不同？ 2．認真聽老師的分析講解。 3．練習課本P13 練習2。 4．討論①小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走； ②月亮在蓮花般的云朵里穿行； ③坐地日行八萬里，巡天遙看一千河。在上述三例中，各個物體的運動分別是以什么物體為參考系的。 （四）坐標系 教師活動 學生活動 （創(chuàng)設實例：多媒體播放視頻劉翔的110m欄。） 1．提出問題：怎樣定量（準確）人描述車或劉翔所在的位置？ 2．提示：你的描述必須能反映物體（或人）的運動特點（直線）、運動方向、各點之間的距離等因素。 3．總結：①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的坐標系。坐標系是在參考系的基礎上抽象出來的概念，是抽象化的參考系。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的坐標系，如果物體在一維空間運動，即沿一條直線運動，只需建立直線坐標系，就能準確表達物體的位置；如果物體在二維空間運動，即在同一平面運動，就需要建立平面直角坐標系來描述物體的位置；當物體在三維空間運動時，則需要建立三維坐標系。 ①一維坐標：描述物體在一條直線上運動，即物體做一維運動時，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。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）。 圖1—1—1 ②二維坐標：平面直角坐標，描述物體在一平面內運動，即二維運動時，需采用兩個坐標確定它的位置。 ③三維坐標：立體坐標系，描述物體在空間的運動。 4．進一步強調要注意以下幾點： 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用坐標表示質點的位置。 ④用坐標的變化描述質點的位置改變。 思考。 討論：如果物體在平面上運動（例如滑冰運動員），我們應如何建立坐標系？ 3．小結:可以建立一個直角坐標系，此時可以用（x，y）表示物體的位置。 4．學生閱讀教材“科學漫步”欄目思考書中提出的問題。 　?。ㄎ澹╈柟叹毩暎涣骱托〗Y 教師活動 學生活動 出示課堂練習； 引導組織學生回顧本節(jié)知識； 組織各小組成員在相互合作的基礎上，進行小結； 教師對該堂課的內容進行總結和對學生的總結給予肯定和評價。 按照要求完成課堂練習； 根據老師提供的信息回顧本節(jié)知識； 在相互合作交流的基礎上做好書面總結； 聽老師總結，補充修改自己的書面總結。 　　五、板書設計 1．1 質點 參考系和坐標系 　　1．質點 　　(1)機械運動：一個物體對另一個物體相對位置變化運動稱之為機械運動。 　　(2)質點的定義：用來代替物體的有質量的點叫做質點。即沒有形狀、大小、體積而具有質量的一個點，質點具有物體的全部質量。 　　(3)質點簡化的條件性 　　①平動的物體一般可以看作質點； 　?、谟修D動但轉動為次要因素； 　?、畚矬w的形狀、大小可忽略。 　　2．參考系 　　(1)被選來作為標準的另外的物體就叫做參考系； 　　(2)同一個物體選擇不同的參考系，觀察結果可能會有所不同； 　　(3)比較兩個物體的運動時必須選擇同一參照系； 　　(4)參考系的選取是任意的。 　　3．坐標系 　　(1)一維坐標； 　　(2)二維坐標； 　　(3)三維坐標； 　　(4)要注意以下幾點： 　?、僮鴺讼迪鄬⒖枷凳庆o止的； 　?、谧鴺说娜兀涸c、正方向、標度單位； 　?、塾米鴺吮硎举|點的位置； 　?、苡米鴺说淖兓枋鲑|點的位置改變。