高中物理必修一教案：1.1 質(zhì)點 參考系和坐標系

1、.第一節(jié) 質(zhì)點 參考系和坐標系教學目的 ： 一知識與技能1.認識建立質(zhì)點模型的意義和方法，能根據(jù)詳細情況將物體簡化為質(zhì)點.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.2.理解參考系的選取在物理中的作用，會根據(jù)實際情況選定參考系.3.認識一維直線坐標系，掌握坐標系的簡單應用.二過程與方法1.體會物理模型在探究自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學抽象理想化模型的方法.讓學生將生活實際與物理概念相聯(lián)絡，通過詳細事例引出質(zhì)點的這個理想化的模型.通過幾個詳細的例子讓學生自主討論，在討論與交流中自主升華為物理中的概念.2.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(xiàn)象和已有

2、的生活經(jīng)歷出發(fā)，體驗不同參考系中運動的相對性，提醒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、勤于考慮的習慣，進步學生自主獲取知識的才能.3.體會用坐標方法描繪物體位置的優(yōu)越性，可用不同的方法設計實驗并體會比較，增強學生發(fā)現(xiàn)問題并力求解決問題的意識和才能.三情感態(tài)度與價值觀1.認識運動是宇宙中的普遍現(xiàn)象，運動和靜止的相對性.培養(yǎng)學生熱愛自然、關心科技開展、勇于探究的精神.2.通過質(zhì)點概念和參考系的學習，體會物理規(guī)律與生活的聯(lián)絡.3.浸透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學思想.4.浸透詳細問題詳細分析的辯證唯物主義思想，幫助學生建立辯證唯物主義的世界觀.5.通過本節(jié)學習，

3、激發(fā)學生學習高中物理課程的興趣.教學重點： 1.理解質(zhì)點概念以及初步建立質(zhì)點概念所采用的抽象思維方法.2.在研究詳細問題時，如何選取參考系.3.如何用數(shù)學上的坐標軸與實際的物理情景結(jié)合起來建立坐標系.教學難點：在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點，即將一個實際的物體抽象為質(zhì)點的條件.教學方法：類比法教學用具：錄像資料、多媒體課件教學過程： 一新課引入師：請同學們觀看一段錄像后考慮問題有關運動的話題.放映錄像選擇有關反映物體運動的畫面播放給學生看可搜集整理電視片?科技之光?和?動物世界?中的圖像.如：雄鷹、小鳥在空中飛翔，飛機在天空中劃過，行星、衛(wèi)星在宇宙中運行，航天員楊利偉在宇航艙中給地球拍照，汽車

4、在公路奔馳，輪船在海水中搏擊海浪。師：雄鷹在空中翱翔，足球在綠茵場上飛滾，連靜靜的山川也在“坐地日行八萬里宇宙中的一切物體都在不停地運動，無論是宏大的天體，還是微小的原子、分子等.請大家根據(jù)剛剛觀看的錄像片，回憶初中學過的機械運動，提出一些關于運動的話題.生1：宇宙中一切物體都處在永久的運動中.生2：運動是絕對的，靜止是相對的.生3：物體空間位置隨時間的變化就是機械運動，片中記錄了大量物體的運動情景.生4：描繪物體的運動要選擇參照物.生5：“坐地日行八萬里，我怎么沒感覺到呢？老師總結(jié)學生發(fā)言，引入新課。二新課教學1、物體和質(zhì)點針對上面看過的錄像，老師提出問題：詳細描繪物體的運動有什么困難？我們

5、需要理解物體各部分運動的區(qū)別嗎？學生討論：要準確描繪物體的運動，特別是物體各部分的詳細運動情況，并不是一件很容易的事.因為物體本身都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般并不一樣.師：在剛剛看過的錄像片中，我們見到了楊利偉，看到了“神舟五號.據(jù)報道，“神舟五號飛船載人艙長7.4 m，直徑2.8 m，用長58 m、重達480 t的“長征2號火箭發(fā)射.升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的光點.科學家研究它在空中的位置、分開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎？生：不需要，我們可以用熒光屏上的小光點代替這個“龐大的飛船呀！引入質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量

6、的點.根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和需要，抓住問題中的主要因素，忽略次要因素，建立一種理想化的模型，使復雜問題得到簡化，這是一種重要的科學研究方法.引子：乒乓球小而輕，直徑僅4 cm，質(zhì)量約2.7 g.運發(fā)動研究各種旋轉(zhuǎn)球的打法時，要關注球的受力部位和受力方向?qū)πD(zhuǎn)的影響.這種情況下，必須考慮到球的大小和形狀，不能把它簡化為一個點.討論與交流：1.地球是一個龐然大物，直徑約為12 800 km，與太陽相距1.5108 km.研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時，能不能把它看成質(zhì)點?研究地面上各處季節(jié)變化時，能不能把它看成質(zhì)點?參考答案：假設研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，由于地球本身的大小比地球到太陽的間隔 小得多，那么可以

7、把地球看作質(zhì)點；但假設研究地面上各處季節(jié)變化時，那么不能把其看作質(zhì)點.2.撐桿跳高是一項非常刺激的體育運開工程，一般來說可以把撐桿跳運動分為如下幾個階段：助跑、撐桿起跳、越過橫桿.討論并考慮后答復，在以下幾種情況下運發(fā)動能否被看作質(zhì)點，從中體會質(zhì)點模型的建立過程.1教練員針對訓練錄像糾正運發(fā)動的錯誤時，能否將運發(fā)動看成質(zhì)點？2分析運發(fā)動的助跑速度時，能否將其看成質(zhì)點？3測量其所跳高度判斷其是否打破紀錄時，能否將其看成質(zhì)點？參考答案：1不能，糾正錯誤動作時不能忽略運發(fā)動的姿勢及動作，也就是說不能忽略運發(fā)動的形狀和大小.2能，分析助跑速度時，可以忽略運發(fā)動的姿勢及動作.3能.3.物理中的“質(zhì)點跟幾

8、何中的點有什么一樣和不同之處？參考答案：一樣之處為：都是沒有形狀和大小的點.不同之處為：質(zhì)點是實際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全部質(zhì)量，而且是一個相對的概念；幾何學中的點沒有質(zhì)量，僅表示一個位置，而且應該是“絕對的小.師：請同學們對質(zhì)點進展小結(jié)：生：對質(zhì)點小結(jié)：1.質(zhì)點是一種科學抽象，是一種理想化的模型.2.質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學中常用的一種重要的研究方法.3.一個物體能否看成質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關.4.一個物體能否被看作質(zhì)點，取決于所研究問題的性質(zhì).即使是同一個物體，在研究

9、的問題不同時，有的情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點.2、參考系引子：請你設想一下，你和一位同伴正坐在火車中去旅行.鐵路邊的人看到火車中的乘客在飛快地離去，而乘客自己卻認為自己是靜止的.老師可展示Flash動畫課件，動畫內(nèi)容描繪為：兩位同學在路邊看到急馳而過的一輛小汽車，大聲叫喊，“唉呀!你看他們跑得真快啊!車中的人對司機說：“你動了嗎？引導學生分析片中的對話.為什么路邊的同學說車上的人跑得快？為什么車中的一個人又認為他和司機沒有動？投影教材中的圖1.13圖，讓學生自己分析，老師加以引導.生1：車中兩個小孩都是靜止的，他們都沒動.生2：這兩個小孩是運動的，因為在車窗玻璃上有幾個線

10、條表示“風，這是畫家描繪運動時常用的手法.師：兩個小孩和車都是運動的，這是相對地面來說的，而兩個小孩之間是相對靜止的，他們的相對位置沒有改變.師：平時我們說樹木、房屋是靜止的，行駛的汽車是運動的，這是以地面作標準來說的.坐在行駛的火車里的乘客，認為自己是靜止的，而在車廂里走動的乘務員在運動，他還認為路旁的樹木在向后倒退，這些都是以車廂作標準來說的.在描繪一個物體的運動時，選來作為標準的另外的物體參考系.參考系：任何運動都是相對于某個參照物而言的，這個選來作標準的參照物稱為參考系.課堂探究：一跳傘運發(fā)動在下落過程中，看到身旁的直升機在向上運動，那么直升機相對于地面的運動情況是怎樣的？參考答案：跳

11、傘運發(fā)動在下落過程中，看到身旁的直升機在向上運動，是以自己作參考系，即以跳傘運發(fā)動為標準，它們間的間隔 在不斷增大.假如以地面為參考系，這種情況的出現(xiàn)有以下幾種可能性：1直升機靜止在空中不動；2直升機向上升；3直升機下落，但速度比跳傘運發(fā)動慢.以上三種情況都能使跳傘運發(fā)動與直升機間的間隔 不斷增大.因此，跳傘運發(fā)動無法根據(jù)自己看到的現(xiàn)象來判斷直升機相對于地面的運動情況.師：參考系可以任意選擇嗎？將教材圖1.14做成動畫課件，展示給學生，鼓勵學生分析其中的對話.說明：為了確定物體的位置和描繪物體的運動而被選作參考的物體或物體系叫做參考系.假如物體相對于參考系的位置在變化，那么說明物體相對于該參考

12、系在運動；假如物體相對于參考系的位置不變，那么說明物體相對于該參考系是靜止的.同一物體相對于不同的參考系，運動狀態(tài)可以不同.在運動學中，參考系的選擇可以是任意的.研究和描繪物體運動，只有在選定參考系后才能進展.如何選擇參考系，必須從詳細情況來考慮.例如，一個星際火箭在剛發(fā)射時，主要研究它相對于地面的運動，所以把地球選作參考系.但是，當火箭進入繞太陽運行的軌道時，為研究方便，便將太陽選作參考系.為研究物體在地面上的運動，選地球作參考系最方便，例如，觀察坐在飛機里的乘客，假設以飛機為參考系來看，乘客是靜止的；假設以地面為參考系來看，乘客是在運動.因此，選擇參考系是研究問題的關鍵之一.組織學生小結(jié)并

13、作好適時適度的引導：1運動和靜止都是相對于參考系的.2參考系的選取是任意的.3選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣.4選擇參考系時，應使物體運動的描繪盡可能簡單、方便.5比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義.3、坐標系展示問題：有時需要準確地描繪某個物體所在的位置，如地理上用緯度和經(jīng)度來確定某個地點.在軍事、大地測量等領域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS來確定方位.要準確地描繪物體的位置及位置變化需要建立坐標系.假如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；假如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繪物

14、體的位置；當物體在三維空間運動時，那么需要建立三維直角坐標系來描繪.課堂探究創(chuàng)設一個實例讓學生考慮，可以結(jié)合本地實際選取相應的例子.參考例如：如圖111所示，一輛汽車從天安門沿長安街駛向西單、南菜園方向，考慮汽車的位置隨時間怎樣變化？問題：1.如何選擇坐標軸和正方向？2.如何選擇坐標原點？3.如何確定坐標軸上的刻度值？圖111師：對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點的運動軌跡為坐標軸，質(zhì)點運動的方向為坐標軸的正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標軸原點的時刻為時間的起點.師：畫坐標系時，必須標上原點、正方向和單位長度.課堂訓練：一質(zhì)點在x軸上運動，各個時刻的位置坐標如下表：t/s012345x/m0541711請在下面的x軸上標出質(zhì)點在各時刻的位置.圖1122哪個時刻離坐標原點最遠？有多遠？參考答案：1如圖113標注：圖1132在第4 s末的位置坐標是7 m，說明這一時刻質(zhì)點分開坐標原點的間隔 為7 m，在x軸的負向上，為最遠，而其他幾個都不是最遠的.小結(jié)：本節(jié)學習的參考系和質(zhì)點的概念是運動學甚至整個力學的最根本、最重要