《1．1 質點 參考系和坐標系》教學設計

11 質點 參考系和坐標系教學設計【教學目標】(1)理解質點的概念;(2)知道參考系的概念及與運動的關系;(3)能正確的分析和建立參考系?！窘虒W重點】質點的概念、參考系的選取、坐標系的建立。【教學難點】實際物體可以看作質點的條件?！窘虒W過程】第一節(jié) 質點參考系 坐標系(一)主要內容1、機械運動(1)定義：物體相對于其他物體的位置變化，叫做機械運動，簡稱運動。(2)運動的絕對性和靜止的相對性：宇宙中的一切物體都在不停地運動，無論是巨大的天體，還是微小的原子、分子，都處在永恒的運動之中。運動是絕對的，靜止是相對的。2、物體和質點(1)定義：用來代替物體的有質量的點。第一、質點是用來代替物體的具有質量的點，因而其突出特點是“具有質量”和“占有位置”，但沒有大小，它的質量就是它所代替的物體的質量。第二、質點沒有體積，因而質點是不可能轉動的。任何轉動的物體在研究其自轉時都不可簡化為質點。第三、質點不一定是很小的物體，很大的物體也可簡化為質點。同一個物體有時可以看作質點，有時又不能看作質點，要具體問題具體分析。(2)物體可以看成質點的條件：如果在研究的問題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運動的差異是次要或不起作用的因素，就可以把物體看做一個質點。(3)突出主要因素，忽略次要因素，將實際問題簡化為物理模型，是研究物理學問題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法。質點就是利用這種思維方法建立的一個理想化物理模型。(二)問題與討論(1)能否把物體看作質點，與物體的大小、形狀有關嗎?(無關)(2)研究一輛汽車在平直公路上的運動，能否把汽車看作質點?(可以)要研究這輛汽車車輪的轉動情況，能否把汽車看作質點?(不能)(3)原子核很小，可以把原子核看作質點嗎?(作為整體研究時才可以)例1 下列情況中的物體，哪些可以看成質點(ACD)A.研究繞地球飛行時的航天飛機B.研究汽車后輪上一點的運動情況的車輪C.研究從北京開往上海的一列火車D.研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱課堂訓練：(1)下述情況中的物體，可視為質點的是(ACD)A.研究小孩沿滑梯下滑B.研究地球自轉運動的規(guī)律C.研究手榴彈被拋出后的運動軌跡D.研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動(2)下列各種情況中，可以把研究對象看作質點的是(CD)A.研究小木塊的翻倒過程B.研究從橋上通過的一列隊伍C.研究在水平推力作用下沿水平面運動的木箱D.汽車后輪，在研究牽引力來源的時3、參考系(1)定義：宇宙中的一切物體都處在永恒的運動之中，在描述一個物體的運動時，必須選擇另外的一個物體作為標準，這個被選來作為標準的物體叫做參考系。一個物體一旦被選做參考系就必須認為它是靜止的。(2)選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動，得到的結果可能是不同的。例2：人坐在運動的火車中，以窗外樹木為參考系，人是運動的。以車廂為參考系，人是靜止的。(3)參考系的選擇：描述一個物體的運動時，參考系可以任意選取，選取參考系時要考慮研究問題的方便，使之對運動的描述盡可能的簡單。在不說明參考系的情況下，通常應認為是以地面為參考系的。(4)絕對參考系和相對參考系：(看書)例3：對于參考系，下列說法正確的是(CD)A.參考系必須選擇地面B.研究物體的運動，參考系選擇任意物體其運動情況是一樣的C.選擇不同的參考系，物體的運動情況可能不同D.研究物體的運動，必須選定參考系課堂訓練：(1)甲物體以乙物體為參考系是靜止的，甲物體以丙物體為參考系是運動的，那么以乙物體為參考系，丙是(B)A.一定是靜止的B.一定是運動的C.有可能是靜止的或運動的D.無法判斷(2)關于機械運動和參照物，以下說法正確的有(A)A.研究和描述一個物體的運動時，必須選定參照物B.由于運動是絕對的，描述運動時，無需選定參照物C.一定要選固定不動的物體為參照物D.研究地面上物體的運動時，必須選地球為參照物4、坐標系(1)坐標系的建立：如果物體做直線運動，為了定量的描述物體的位置變化，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。5、科學漫步：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)閱讀材料:理想模型及其在科學研究中的作用在自然科學的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意義。第一，引入“理想模型”的概念，可以使問題的處理大為簡化而又不會發(fā)生大的偏差。把現(xiàn)實世界中，有許多實際的事物與這種“理想模型”十分接近。在一定的場合、一定的條件下，作為一種近似，可以把實際事物當作“理想模型”來處理，即可以將“理想模型”的研究結果直接地應用于實際事物。例如，在研究地球繞太陽公轉的運動的時候，由于地球與太陽的平均距離(約為14960萬公里)比地球的半徑(約為6370公里)大得多，地球上各點相對于太陽的運動可以看做是相同的，即地球的形狀、大小可以忽略不計。在這種場合，就可以直接把地球當作一個“質點”來處理。在研究炮彈的飛行時，作為第一級近似，可以忽略其轉動性能，把炮彈看成一個“質點”;作為第二級近似，可以忽略其彈性性能，把炮彈看成一個“剛體”。在研究一般的真實氣體時，在通常的溫度和壓強范圍內，可以把它近似地當作“理想氣體”，從而直接地運用“理想氣體”的狀態(tài)方程來處理。第二，對于復雜的對象和過程，可以先研究其理想模型，然后，將理想模型的研究結果加以種種的修正，使之與實際的對象相符合。這是自然科學中，經(jīng)常采用的一種研究方法。例如：“理想氣體”的狀態(tài)方程，與實際的氣體并不符合，但經(jīng)過適當修正后的范德瓦爾斯方程，就能夠與實際氣體較好地符合了。第三，由于在“理想模型”的抽象過程中，舍去了大量的具體材料，突出了事物的主要特性，這就更便于發(fā)揮邏輯思維的力量，從而使得“理想模型”的研究結果能夠超越現(xiàn)有的條件，指示研究的方向，形成科學的預見。例如：在固體物理的理論研究中，常常以沒有“缺陷”的“理想晶體”作為研究對象。但應用量子力學對這種“理想晶體”進行計算的結果，表明其強度竟比普通金屬材料的強度大一千倍。由此，人們想到：既然“理想晶體”的強度應比實際晶體的強度大一千倍，那就說明常用金屬材料的強度之所以減弱，就是因為材料中有許多“缺陷”的緣故。如果能設法減少這種“缺陷”，就可能大大提高金屬材料的強度。后來，實踐果然證實了這個預言。人們沿著這一思路制造出了若干極細的金屬絲，其強