沪科版必修1 1.1走近运动 教案(二).doc

教学设计1.1 走近运动教学设计(二)这一节介绍了机械运动、质点、参考系、位移和路程等概念，渗透了物理学中的一种重要研究方法科学抽象。通过创设问题情境、提出问题，引导学生具体问题具体分析和解决，组织讨论、交流，促进认识位置的概念，从而知道对于同一运动，选择不同的参考系，观察和描述的结果会不同；知道比较物体的运动，应该选择同一参考系；参考系的选取是任意的，但应以使运动的描述尽可能简单、方便为原则；知道研究地面上物体的运动一般选地面为参考系。通过举例子，知道位移和路程的含义以及它们的区别。质点的教学，要指出它是用研究问题的一种科学的抽象方法，建立的理想模型，以后还会多次出现。补充平动和转动使学生了解平动、转动的特点；位移是了解速度、加速度、功等概念的基础。它是描述物体位置变化的，是从初位置到末位置的一个有向线段，是矢量，强调位移和路程的区别，应指出：只有当物体沿直线向一个方向运动时，位移的大小才等于路程。要求学生知道位移在一个坐标系里是两个位置坐标的差值；矢量和标量是两类物理量的主要区别，在对位移学习的基础之上得出。在教学中，通过身边生活实例的分析，让学生提出问题，思考讨论，建立概念，理解条件。教学重点1对质点概念的理解2时刻和时间间隔的区别3路程与位移的区别教学难点1在什么情况下可以把物体看做质点。2路程与位移的区别。课时安排1课时三维目标知识与技能1知道参考系的概念。知道对同一物体选取不同的参考系时，观察的结果可能不同。2理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是物理学中常用的一种研究方法。3知道位移的概念，知道它是表示质点位置变化的物理量，是矢量，可以用有向线段表示。4知道位移和路程的区别。能力目标1在研究物体的运动时，能选择出使研究问题简便的参考系。2在研究物体的运动时，知道哪些物体可以看做质点，初步掌握科学抽象这种研究方法。情感目标从科学抽象这种研究方法中，渗透研究问题时抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想以及具体问题具体分析的辩证唯物主义思想。导入新课在我们周围，到处都可以看到物体的运动，如飞鸟的运动，火箭的运动等，自然界中的运动，形式多样，复杂而多变，哪些静止？哪些运动？如何区分？怎样将形状各异的物体进行简化研究？要回答这些问题，并描述它们，需要先引入一些基本概念，量子力学的创立者之一海森伯曾说过：“为了理解现象，首要条件就是引入适当的概念。只有借助正确的概念，我们才能真正知道观察到了什么。”例子：2003年10月15日我国第一艘载人飞船神舟五号的成功发射，飞船在茫茫太空中的遨游时，如何描述它的运动呢？(可充分发挥学生的主动性，历数身边关于运动的事例)1引导学生讨论载人飞船经历什么样的运动过程。加速上升绕地球运转减速下降3文学家、艺术家形象描述手法。如“凌云戏月游银汉，转瞬翔天过太空”“凌云”、“戏月”、“游银汉”表示飞船的位置在变化“转瞬”、“过太空”表示飞船在短时间内通过了很长路程，运动得很快。比较文学家与物理学家对物体运动的描述，让学生体验到有异曲同工之妙。从而引入描述运动的基本概念及本节所要研究的其他几个基本概念。新课教学一、怎样判断动与静思考：1.电影闪闪的红星中有两句歌词“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，到底是竹排在江中游呢？还是青山在向后走？2平常我们认为坐在屋子里的人是不动的，而毛主席却有诗曰：“坐地日行八万里”，这又是怎么回事呢？点拨：为了描述物体的运动，必须知道怎样判断物体是运动的，还是静止的。学生阅读本部分内容，依据教材举例并结合自身的生活体验(如坐公共汽车，骑自行车等等)建立参考系的概念。参考系：在描述物体的运动时，另外选取作为标准的物体。运动的相对性：静止和运动是相对的，同一物体所选参考系不同，其运动性质不同。讨论与思考：通过讨论与思考，使学生了解选择参考系的原则思考：(1)一千多年前的唐代流传下来一首词曰：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动是船行。”作者为什么会有“山迎”、“船行”这样两种不同的感觉？点拨：“山迎”是作者的自然感觉，不自觉地，以船为参考系；“船行”是作者的理性思考，他知道若以地面为参考系，山是不动的，是船在前进。思考：(2)在地面上研究物体的运动时，你认为该怎样选取参考系？如果乘坐“神舟”号去访问月球，又该怎样选取参考系？点拨：参考系的选择是任意的，在具体问题上，应以对运动的描述简单、方便作为选择的基本原则。为了和生活经验相吻合，在研究地面上物体的运动时，通常选取地面或相对地面静止的物体作参考系。若乘坐“神舟”号飞船去访问月球，则应以太阳为参考系；在月球表面开展科研活动时，应以月球为参考系；在飞船中生活和操作仪器时，应以飞船为参考系。(1)“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”这一诗句表明(bc)。a坐在地上的人是静止的。b坐在地面上的人相对地球以外的其他星体是运动的。c人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的。d以上说法都错误。(2)两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一人看了乙车没有运动，而乙车内一人看见路旁的树木向西移动。如果以大地为参考系，那么，上述观察说明(d)。a甲车不动，乙车向东运动b乙车不动，甲车向东运动c甲车向西运动，乙车向东运动d甲、乙两车以相同的速度都向东运动二、怎样对物体进行简化学生阅读教材相关内容，分组讨论交流，从而引出质点的概念。思考：(1)怎样对物体进行简化？(2)将物体简化成什么样的模型？点拨：质点：在物理学中，用来代替物体的有质量的点。质点是经过科学抽象而建立起来的理想模型，并不是实际存在的。说明：一个物体能不能看成质点，完全视具体问题而定。讨论与思考：(1)地球是一个庞然大物，直径约为12 800 km，与太阳相距1.5108 km。研究地球绕太阳的公转时，能不能看成质点？研究地面上各处季节变化时，能不能把它看成质点？点拨：由于地球的直径与它到太阳的距离相比可以忽略，在研究地球绕太阳公转时，可以把它看成质点；研究地面上各处季节变化时，由于地轴与地球公转轨道平面成一定夹角(6634)，地球表面各点接受太阳辐射的情况不相同，不能把地球看成质点。(2)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？点拨：相同之处：都没有形状和大小；不同之处：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一个相对的概念；几何学中的点没有质量，只表示一个位置。(3)你能否总结一下：在具体问题中把物体看成质点的条件是什么？结论：当物体的大小、形状以及物体上各部分运动的差异对所研究问题的影响可以忽略不计时，可把它看成是质点。下列物体中，可以看做质点的是(abd)。a计算从北京开往上海的途中，与上海距离时的火车b研究航天飞机相对地球的飞行周期时，绕地球飞行的航天飞机c观赏沿地面翻滚前进的体操运动员的表演时d比较两辆行驶中的车的快慢时三、位移与路程有什么不同？学生观察教材中有关位移与路程的图片，区分位移和路程，并给以定义。位移：从初位置指向末位置的有向线段。这根有向线段的长度表示位移的大小，它的方向表示位移的方向，位移是矢量。路程：物体运动轨迹的长度，是标量。既有大小又有方向的物理量，叫做矢量；只有大小没有方向的物理量，叫做标量。讨论与思考：思考：位移和路程有什么不同？什么情况下两者的大小相等？点拨：路程是与质点的运动轨迹有关的，位移的大小则取决于初位置和末位置间距离的大小；路程是标量，位移是矢量；一般情况下，路程与位移的大小不相等，只有当物体做单向直线运动时，两者大小才相等。多学一点：用一维坐标系表示直线运动的位移建立坐标系：在直线上规定原点、正方向、单位长度。在坐标系上标出初始位置坐标(x0)和末位置坐标(x)，则物体(质点)在某段时间内的位移，就可用坐标的变化量表示。位移的计算公式：sxx0其中s的数值就表示位称的大小，其正负号表示位移的方向，正号表示位移方向与x轴正方向一致，负号表示位移方向与x轴正方向相反。正负号不参加大小比较。1下列关于质点的说法中正确的是( )。a体积很小的物体都可看成质点b质量很小的物体都可看成质点c不论物体的质量多大，只要物体的体积和大小对我们要研究的问题的影响可以忽略时，就可以看成质点d只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点解析：一个实际物体能否看成质点，跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的快慢无关，主要决定于这个物体的体积和大小对我们要研究的问题的影响是否可以忽略。例如，地球可称得上是个庞然大物，其直径约1.28107 m，质量达61024 kg，在太空中绕太阳运动的速度达几百米每秒。但由于其直径与地球离太阳的距离(约1.51011m)相比甚小，因此在研究地球公转运动时，完全可忽略地球的形状、大小及地球自身的运动，把它看成一个质点。而同样的这个地球，在研究其昼夜交替及一年四季的成因时，就不能把它看成质点，本题的正确选项为c。答案：c2关于位移和路程，下列说法正确的是( )。a位移大小和路程总是不相等，位移是矢量，有方向，而路程是标量，无方向b位移用来描述直线运动，路程用来描述曲线运动c位移取决于物体的初末位置，路程取决于物体实际运动的路径d物体做直线运动时，位移的大小等于路程答案：c解析：根据定义，位移是由初位置到末位置的有向线段，是矢量。而路程是物体由初位置到末位置所经过的路径的长度，是标量。位移与路径无关，当物体做单向的直线运动时，位移的大小才等于路程，其他情况位移的大小均小于路程，故a、b、d均错，c正确。3关于矢量和标量，下列说法中正确的是( )。a矢量是既有大小又有方向的物理量b标量是既有大小又有方向的物理量c位移10 m比5 m小d10 比5 的温度低答案：ad解析：由矢量和标量的定义可知，a正确，b错误；10 m的位移比5 m的位移大，负号不表示大小，仅表示方向与正方向相反，故c错误；温度是标量，10 的温度比5 的温度低，负号表示该温度比0 低，正号表示该温度比0 高，故d正确。4一艘小汽艇在宽阔的湖面上先向东行驶了6.0 km，接着向南行驶了8.0 km，求汽艇在整个运动过程中的位移大小及方向。答案：10 km，方向为东偏南535如图所示，一辆汽车沿着马路由a地出发经b、c地到达d地，a、c、d恰好在一条直线上，汽车行驶的路程是多少？位移又是多少？方向如何？答案：2 200 m 1 800 m 东偏北37或北偏东53课堂小结这节课我们学习了机械运动、质点、参考系、位移和路程等内容，渗透了物理学中的一种重要研究方法科学抽象。通过创设问题情境、提出问题，引导学生具体问题具体分析和解决，组织讨论、交流，促进认识位置的概念。通过实例加强对比，从而知道对于同一运动，选择不同的参考系，观察和描述的结果会不同；知道比较物体的运动，应该选择同一参考系；参考系的选取是任意的，但应以使运动的描述尽可能简单、方便为原则；知道研究地面上物体的运动一般选地面为参考系。通过举例子，知道位移和路程的含义以及它们的区别。作业布置作业1课后：1、2、3、4、5题2预习下节怎样描述运动的快慢11 走近运动一、怎样判断动与静参考系：在描述物体的运动时，另外选取作为标准的其他物体。机械运动：一个物体相对于其他物体的位置变化(简称运动)。二、怎样对物体进行简化质点：在物理学中，用来代替物体的有质量的点。质点是经过科学抽象而建立起来的理想模型，并不是实际存在的。说明：一个物体能不能看成质点，完全视具体问题而定。在具体问题中把物体看成质点的条件是什么？结论：当物体的大小、形状以及物体上各部分运动的差异对所研究问题的影响可以忽略不计时，可把它看成是质点。三、位移与路程有什么不同位移：从初位置指向末位置的有向线段。这根有向线段的长度表示位移的大小，它的方向表示位移的方向，位移是矢量。路程：物体运动轨迹的长度，是标量。既有大小又有方向的物理量，叫做矢量；只有大小没有方向的物理量，叫做标量。亚里士多德与伽利略给我们的启示亚里士多德在科学上并不是一个坐在椅子上空想的学者，他对周围的环境进行了敏锐的观察。在对运动的观察中，亚里士多德注意到某些运动无需帮助即可维持，而另外一些运动只有借助外界作用才能维持。亚里士多德认为一个无需帮助的运动例子是：当你把一块石头丢下石桥，它在无明显帮助的情况下向地面落下。亚里士多德把这种能够自己维持的运动称为自然运动。除固体下落外，亚里士多德还察觉到另外三种自然运动：泻下或沿坡流下的液体，上升的气体和向上跳动的火焰。在亚里士多德看来，这四种运动代表了地球上能发生的四种自然运动。他认为，由于地球上所有的东西都由四种不同物质或元素土、水、气和火构成，而每一种元素都力图到达不同的自然位置，所以就产生了自然运动。虽然亚里士多德所说的元素不同于化学元素，但元素这个词仍沿用至今，意指那些构成万物的物质。每个亚里士多德元素都有各自固有的自然运动和力图到达的固有自然位置：土元素向下运动，因为地球中心是它的自然静止位置(有学识的古希腊人知道大地是一个球)；水向下流动，因为它的自然位置刚好在土的上方；气上升，因为大气层是其自然位置；而火焰向上跳，这是因为其自然位置在气之上。亚里士多德认为万物皆由这四种元素构成，一个物体的自然运动由该物体所含的每种元素的多少而定。岩石在水中下沉，因为岩石主要由土构成；木头浮在水面，因为它除含土外还含有气；而热气上升，因为它含有火。所有这些自然运动要么竖直向下，要么竖直向上。水平运动有所不同。当你沿着道路拉一辆小车，或水平抛出一块石头，或在地板上推一个箱子时，是你的活动维持着物体运动：你使小车运动；石头因你抛出而运动；你必须推这个箱子。推和拉是让小车、石头和箱子运动所必需的。亚里士多德认为，之所以需要推与拉，是因为物体必须受到强制才会背离其自身的本性行事，换句话说，才会做与其自然运动完全不同的运动。亚里士多德把所有这些强制的运动归类为强迫运动，意思是需要外界的推或拉来维持它。亚里士多德认为地球上所有的运动不是自然的就是强迫的，但是他觉察到天上的情况则完全不同。他相信月亮、太阳、行星和恒星是由地球上找不到的第五种元素以太(来自希腊文，意为使燃烧或发光)构成。与地上的四种元素不同，以太没有质量，不会腐朽(不变的，永恒的)。以太在一切方面都是完美的，它的自然位置是在天空，它的自然运动是环绕地球的完美的圆周运动。这第三种运动叫做天体运动。这个理论用几条普遍原理解释了相当大范围内的观察结果。它是一个胜任的和有用的理论，并得到广泛的认可，这种情况可部分地归因于这个理论似乎言之成理。岩石的确是自动下落，为了维持水平运动的确需要推动，而天上的运动也的确与地上的运动不同。然而我们将看到，牛顿物理学与所有这些观念完全对立。亚里士多德理论支持了希腊人关于地球在宇宙中地位的另一个观念，即地球是静止的，星星围绕它运行。亚里士多德物理学解释了这一切的原因：地球之所以不能运动，是因为它主要由土元素构成，其自然静止位置在地球中心；而星星做圆周运动则由以太的本性决定；地上的物体不能像星星那样运动，因为地上没有以太。亚里士多德物理学解释了地上与天上为什么如此不同。中世纪基督教哲学发现古希腊物理学和天文学与它非常合拍。地心宇宙、由可腐坏的元素构成的地球、由可腐坏和易朽的元素构成的人类、万物之自然安息位置、处于永恒的天体运动中由不朽的以太构成的完美天国所有这一切都与教会神学配合得很好。因此，一直到公元1600年前后，地心天文学和亚里士多德物理学仍在欧洲文明的哲学与文化中起着核心作用。纵观物理学发展的历史长河，我们感叹人类认识自然规律之曲折、艰辛、漫长；惊叹那些在黑夜中摸索的物理学巨匠们的顽强、睿智、杰出。从古代的亚里士多德、阿基米德到物理学新时代的伽利略、牛顿，到近代物理学的奠基者爱因斯坦、玻尔一代代的物理学家所代表的人类智力的自由创造，使我们关于物理实在的图景的描绘愈来愈接近客观真理，使物理学大厦逐步地趋向完美。回顾物理学的发展历史，重温物理学家曾经经历的种种挫折与成功，犹如实施一种智力移植；通过挖掘革命性、科学性理论的创造性思路或者伟大科学家从事科学创造的思路，使我们对物理世界的认识更科学、合理，更富于创见，更机智敏捷。如借鉴历史的明镜，依据古人曾经产生过的错误，预料今天初学者脑子里会出现的影像，未雨绸缪、少走弯路。让我们以亚里士多德与伽利略为例去寻求启迪吧。我们从教科书上曾经结识过这两位伟大的学者。在落体运动法则问题上、在力与运动的关系问题上，这两位时隔两千年的学者的观点的确是相去甚远。在16世纪以前，亚里士多德在物理学界享有至高无上的威望，致使人们的思维、观察和知识都紧紧束缚在亚氏所写下的那些东西上。它使人们相信地球是宇宙的中心；轻物体的自然运动是向上的；重物体的自然运动是向下的，越重的物体下落得越快；天体物质的自然运动则是围绕宇宙中心旋转的；这些自然运动无需外力作用；非自然运动的那些物体都是由于有外力迫使；力是维持物体非自然运动的原因；马车沿着马路行驶当然得由马来拉动；推一个物体的力不再去推它，原本运动着的物体自然便停下来亚里士多德的观点与最简单的经验事实那么吻合、与人们对事物的理解程度那么相符，所以曾一代一代地被奉若神明，视作人类知识的巅峰而保持了千百年。大自然的真谛隐匿在黑夜中，谬误使人们困惑、迷茫，人类在混沌中摸索伽利略伟大的工作，从根本上改变了人们关于运动问题的概念，使物理学进入了新时期。伽利略运用科学的研究方法，在几十年时间里研究落体运动，研究力与运动的关系，得出了与亚里士多德截然不同的结论。现在我们知道，任何物体总保持静止或匀速直线运动状态不变，直至有外力迫使物体改变这种状态为止；匀速直线运动或静止才是物体的自然运动状态，力则是导致物体改变自然运动状态的原因；自由下落的物体“下落速度与下落时间成正比”。伽利略是划时代的物理学家，正如爱因斯坦所言：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。物理教科书上，亚里士多德给同学们的印象不好，他老是出错，老是作出一些轻率的结论。同学们觉得亚氏实在太不高明而伽利略则比他伟大千百倍。事实上，亚里士多德是古代一位伟大的学者，一位百科全书式的大学问家，他有着成就事业的理性方法，又有几乎无所不及的思想成果，他在哲学、逻辑学方面的成就至今还被应用着，不过他在物理学中却的确是错误百出并且谬种流传，整整贻误物理学二十个世纪。亚里士多德的悲哀不在于头脑，也不全在于时代，而在于研究方法不当。亚里士多德的物理研究方法有什么特点呢？或许可以用“观察加直觉”来概括。亚里士多德观察了众多的自然现象：火焰向上窜、石头往下落、马车要马拉着跑、尖厉的声音传得远于是便依赖于直觉推理得出一系列直觉结论。