11 质点 参考系和坐标系教案.doc

1.1 质点 参考系和坐标系 教材分析本课选择人教社普通高中课程标准试验教科书物物理必修一第一章第一节，本章章名“运动的描述”点明本章学习的内容是描述机械运动的物理量：时间，位移、速度和加速度。要理解这些物理量首先必须理解质点、参考系和坐标系。质点是高中物理中介绍的第一个物理模型，正确理解质点的概念是学习后面运动学知识的重要前提，而要描述一个物体的运动，将该物体忽略次要因素突出主要因素，看成质点进行研究，对更好的进行物体运动描述提供了方便。其次由于运动与静止的相对性，在对物理的运动情况进行描述前首先必须要建立参考系，而所研究的运动形式以直线运动居多，所以用坐标系分析物体位置的变化会更加直观形象，所以本节课在讲授质点和参考系知识的同时，也添加了坐标系这一新内容。教学目标知识与技能1、 理解质点的定义和条件，知道质点是一个理想化的物理模型，初步体会物理模型在探索自然规律中的作用，并初步掌握在哪些情况下把物理看成质点。2、 知道什么是参考系，理解参考系选取在描述物体运动中的作用，会根据实际情况选定参考系。3、 理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置，同时也会用二维坐标系定量描述物体的位置。过程与方法1、 让学生将生活实际与物理概念相联系，通过具体事例引出质点这一理想化模型，初步掌握经过科学抽象来抓住物体本质建立物理理想化模型的方法。2、 通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法，让学生从熟悉的事例中体验运动描述的相对性。3、 体会用坐标系描述物体位置的优越性，让学生感受数学知识在物理研究中的作用。情感态度与价值观1、 通过质点模型的建立体验物理学研究问题的方法之一-科学抽象渗透研究问题时突出主要因素，忽略次要因素的辩证唯物主义价值观和科学思维方法。2、 通过学习和体会“参考系的选取不同对运动的描述可以不同”。培养学生运用观察和比较研究物体运动的习惯，提高对周围世界的认识本领。3、 通过本节内容的学生，让学生体会物理与生活实际的联系，激发学生学习高中物理课程的兴趣。教学重点与难点重点：质点概念的理解，在研究问题时，如何选取参考系，坐标系的思想方法难点：什么情况下把物体看成质点学情分析本节课是学生正式的第一节物理课，这些刚从初中迈入高中的学生，本身对物理存在一定的排斥，尤其是普通中学的学生，认为物理难理解，对物理心存恐惧。所以在第一节课如何让这些学生体会到物理的趣味性，学习物理的意义及学习物理的方法也是本节课必须完成的任务。质点这块内容是学生刚接触到的知识，需要一定的抽象思维能力，但是这块内容对于学生来说应该还不是很难，所以本块知识更注重让学生体会物理与生活的联系以激发学生学习高中物理课程的兴趣。在初中的学习中，关于参考系学生已经有一定的基础，但是初中的知识都只是浅显的，这块知识应注重学生进一步深入应用。坐标系这块知识相对前面的质点参考系较简单，但是让学生体会建立坐标的必要性，及学会自己建立坐标解决问题也是一个难点。教法分析由于质点模型是高中物体提出的第一个理想物理模型，所以对质点概念的提出我主要是结合身边熟悉的实例逐步展开，让学生体会忽略大小和形状的必要性，明白何时可以把物体当做质点来处理。参考系概念的提出也主要是根据图片展示具体事例的分析，让学生通过讨论给出自己的看法，明确选择参考系的必要性，同时注意培养学生准确而全面表述的习惯。教学过程导入新课一、 物体和质点【教师演示】：教师将课前准备好的羽毛举高后释放，让学生认真观察羽毛的运动情景。【教师提问】：羽毛在下落过程中有什么特点？学生思考回答羽毛的下落情况。【教师演示】：教师将漂亮的竹蜻蜓双手一搓，竹蜻蜓飞到学生中间。【教师提问】：竹蜻蜓的运动和羽毛的运动一样吗？它又有什么特点？学生合作讨论得到结果：既有向前的飞行，又有自身的转动。【课件演示】：通过大屏幕播放各种各样物体的运动：雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，火车在田野里高速行驶，刘翔箭一般冲向终点线。学生总结以上运动都是机械运动，自然界中物体的运动是多种多样的【教师点评提问】：本章主要讲述物体（机械）运动的描述，提问学生能否用详细而准确地描述这些各种各样的物体上每个部分的运动？引导学生根据刚才的演示实验思考，描述物体运动的困难和麻烦出在哪里？能否克服这些麻烦？ 学生总结归纳：详细描述的困难就在于物体有自己的大小和形状。【教师点评】：物体的大小和形状在一些问题的描述过程中，起着重要作用，不可忽略，如教练研究刘翔跨栏的动作要领；裁判根据田亮在空中翻滚的动作打分时，大小和形状就起了关键作用。【教师提问】：提问学生举出生活中，还有哪些问题大小和形状起着重要作用，同时提问是不是我们研究的所有问题，大小和形状都起关键作用而不可忽略？并提问为什么，举出事例。创设情境【视频播放】：1、地球绕太阳公转2、远洋航行的轮船，指挥部要确定它在海洋中的位置3、从斜面上滑下的木块4、火车从重庆开往上海的途中【合作讨论】：在情境一中研究地球公转一周的时间；情境二中研究轮船的位置坐标；情境三中研究木块的运动；情境四中研究火车全程所用的时间，在以上四种情境中，物体的形状和大小对所研究的问题有没有影响？【教师总结】：当物体的形状和大小在研究物体运动中处于次要因素，则该物体可用一个有质量的点代替，从而使问题研究简单化，初步体会物理模型在探索自然规律中的作用，最后对质点进行定义，同时特别强调质点是有质量的点。【例题讲解】：例1：到底哪些物体可看成质点？1、研究雄鹰飞翔的距离 2、研究雄鹰飞翔的姿态3、研究刘翔跨栏的动作 4、研究刘翔跨栏时间5、研究地球自转 6、研究地球公转【总结】：能够看成质点不是由什么物体（大小，形状）决定，而是由问题的性质决定，看形状和大小仔研究物体在运动时是否为次要因素。例2：能够将乒乓球比赛中对手打出的乒乓球看成质点？【总结】：乒乓球的旋转和路线在比赛中对于参赛者来说都是非常重要的，若研究物体旋转，则物体的形状和大小不可忽略，其没有指明具体研究对象例3：下列物体能否看成质点1、书本经过A点所用时间 2、研究书本移动距离3、火车过桥时间【总结】：质点-忽略次要因素，突出问题的主要方面，“理想化“的物理模型。并不是很大的物体就不能看成质点，也不是很小的物体就一定能看成质点，关键看物体的形状和大小在研究物体的运动中是否为次要因素，或判断物体做怎样的运动，能否选一个点来代替。二、 参考系【图片展示】（1）坐火车旅行图片（2）运动员跳伞图片（3）地球绕太阳转动图片引导学生设想：你和一位同伴正坐在这辆火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为你是怎样的。地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况，而飞机驾驶员看跳伞运动员是怎样下落的。地球在绕太阳转动，而我们却没感觉到这又是为什么。学生讨论，思考选择参考系的必要性。【教师点评】虽然说物体的运动是永恒的，但在描述某一物体的位置随时间的变化，却又总是相对于其它物体而言的，这便是运动的相对性。所以要描述一个物体的运动即位置随时间的变化，首先要选定“某个其它物体”做参考，参考系是任意选取的，但要使所研究问题简单化。然后再观察研究对象相对于这个选定物体的位置是否随时间变化以及怎样变化。根据以上分析，用来做参考的物体称为参考系。【例题讲解】例1：敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？例2坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？说明理由。例3描述一个物体的运动时，参考系：_A可以任意选取 B是一定的例4选择不同的参考系来观察同一个物体的运动时，其结果：_A一定不同 B可能不同 C一定相同【教师点评】由于运动描述的相对性，凡是提到运动，都应该弄清楚它是相对哪个参考系而言的，要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，比较才有意义！参考系选择得当就会使问题研究变的简洁、方便！比如，一个星际火箭在刚发射时，主要研究它相对于地面的运动，所以把地球选作参考系，但是，当火箭进入绕太阳运行的轨道时，为了研究的方便，便将太阳选作参考系。为研究物体在地面上的运动，选地球作参考系最方便。再如，初中有这一问题，有一队伍正在匀速前进，通讯员从队尾匀速行至队首，再从队首行至队尾，求时间。这一问题我们选择队伍作参考系就非常方便。因此，选择参考系是研究问题的关键之一。三、 坐标系坐标三要素：原点，正方向和单位长度坐标位置标示：XA=3m,XB=-2m例1：如右图所示，某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50m到