高中物理必修一教案：1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系

1、.第一節(jié) 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系教學(xué)目的 ： 一知識(shí)與技能1.認(rèn)識(shí)建立質(zhì)點(diǎn)模型的意義和方法，能根據(jù)詳細(xì)情況將物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn).知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)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(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系.3.認(rèn)識(shí)一維直線坐標(biāo)系，掌握坐標(biāo)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用.二過程與方法1.體會(huì)物理模型在探究自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法.讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)絡(luò)，通過詳細(xì)事例引出質(zhì)點(diǎn)的這個(gè)理想化的模型.通過幾個(gè)詳細(xì)的例子讓學(xué)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(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法.讓學(xué)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(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，提醒參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)客觀存在的必要性和合理性，促使學(xué)生形成勤于觀察、勤于考慮的習(xí)慣，進(jìn)步學(xué)生自主獲取知識(shí)的才能.3.體會(huì)用坐標(biāo)方法描繪物體位置的優(yōu)越性，可用不同的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并體會(huì)比較，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并力求解決問題的意識(shí)和才能.三情感態(tài)度與價(jià)值觀1.認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性.培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、關(guān)心科技開展、勇于探究的精神.2.通過質(zhì)點(diǎn)概念和參考系的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)絡(luò).3.浸透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想.4.浸透詳細(xì)問題詳細(xì)分析的辯證唯物主義思想，幫助學(xué)生建立辯證唯物主義的世界觀.5.通過本節(jié)學(xué)習(xí)，

3、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理課程的興趣.教學(xué)重點(diǎn)： 1.理解質(zhì)點(diǎn)概念以及初步建立質(zhì)點(diǎn)概念所采用的抽象思維方法.2.在研究詳細(xì)問題時(shí)，如何選取參考系.3.如何用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸與實(shí)際的物理情景結(jié)合起來建立坐標(biāo)系.教學(xué)難點(diǎn)：在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)，即將一個(gè)實(shí)際的物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件.教學(xué)方法：類比法教學(xué)用具：錄像資料、多媒體課件教學(xué)過程： 一新課引入師：請(qǐng)同學(xué)們觀看一段錄像后考慮問題有關(guān)運(yùn)動(dòng)的話題.放映錄像選擇有關(guān)反映物體運(yùn)動(dòng)的畫面播放給學(xué)生看可搜集整理電視片?科技之光?和?動(dòng)物世界?中的圖像.如：雄鷹、小鳥在空中飛翔，飛機(jī)在天空中劃過，行星、衛(wèi)星在宇宙中運(yùn)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(chǎng)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(yùn)動(dòng)，無論是宏大的天體，還是微小的原子、分子等.請(qǐng)大家根據(jù)剛剛觀看的錄像片，回憶初中學(xué)過的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，提出一些關(guān)于運(yùn)動(dòng)的話題.生1：宇宙中一切物體都處在永久的運(yùn)動(dòng)中.生2：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的.生3：物體空間位置隨時(shí)間的變化就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，片中記錄了大量物體的運(yùn)動(dòng)情景.生4：描繪物體的運(yùn)動(dòng)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(xué)生發(fā)言，引入新課。二新課教學(xué)1、物體和質(zhì)點(diǎn)針對(duì)上面看過的錄像，老師提出問題：詳細(xì)描繪物體的運(yùn)動(dòng)有什么困難？我們

5、需要理解物體各部分運(yùn)動(dòng)的區(qū)別嗎？學(xué)生討論：要準(zhǔn)確描繪物體的運(yùn)動(dòng)，特別是物體各部分的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)情況，并不是一件很容易的事.因?yàn)槲矬w本身都有一定的大小和形狀，物體各部分的運(yùn)動(dòng)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(hào).據(jù)報(bào)道，“神舟五號(hào)飛船載人艙長(zhǎng)7.4 m，直徑2.8 m，用長(zhǎng)58 m、重達(dá)480 t的“長(zhǎng)征2號(hào)火箭發(fā)射.升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個(gè)小小的光點(diǎn).科學(xué)家研究它在空中的位置、分開地面的高度、飛行的速度、運(yùn)動(dòng)軌道等問題時(shí)，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(diǎn)代替這個(gè)“龐大的飛船呀！引入質(zhì)點(diǎn)：用來代替物體的有質(zhì)量

6、的點(diǎn).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(fù)雜問題得到簡(jiǎn)化，這是一種重要的科學(xué)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(yùn)發(fā)動(dòng)研究各種旋轉(zhuǎn)球的打法時(shí)，要關(guān)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(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn).討論與交流：1.地球是一個(gè)龐然大物，直徑約為12 800 km，與太陽(yáng)相距1.5108 km.研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)，能不能把它看成質(zhì)點(diǎn)?研究地面上各處季節(jié)變化時(shí)，能不能把它看成質(zhì)點(diǎn)?參考答案：假設(shè)研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球本身的大小比地球到太陽(yáng)的間隔 小得多，那么可以

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

8、何中的點(diǎn)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(diǎn).不同之處為：質(zhì)點(diǎn)是實(shí)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(gè)相對(duì)的概念；幾何學(xué)中的點(diǎn)沒有質(zhì)量，僅表示一個(gè)位置，而且應(yīng)該是“絕對(duì)的小.師：請(qǐng)同學(xué)們對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)展小結(jié)：生：對(duì)質(zhì)點(diǎn)小結(jié)：1.質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型.2.質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法.3.一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，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(jì)，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無關(guān).4.一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，取決于所研究問題的性質(zhì).即使是同一個(gè)物體，在研究

9、的問題不同時(shí)，有的情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點(diǎn).2、參考系引子：請(qǐng)你設(shè)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(rèn)為自己是靜止的.老師可展示Flash動(dòng)畫課件，動(dòng)畫內(nèi)容描繪為：兩位同學(xué)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(duì)司機(jī)說：“你動(dòng)了嗎？引導(dǎo)學(xué)生分析片中的對(duì)話.為什么路邊的同學(xué)說車上的人跑得快？為什么車中的一個(gè)人又認(rèn)為他和司機(jī)沒有動(dòng)？投影教材中的圖1.13圖，讓學(xué)生自己分析，老師加以引導(dǎo).生1：車中兩個(gè)小孩都是靜止的，他們都沒動(dòng).生2：這兩個(gè)小孩是運(yùn)動(dòng)的，因?yàn)樵谲嚧安Ａ嫌袔讉€(gè)線

10、條表示“風(fēng)，這是畫家描繪運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的手法.師：兩個(gè)小孩和車都是運(yùn)動(dòng)的，這是相對(duì)地面來說的，而兩個(gè)小孩之間是相對(duì)靜止的，他們的相對(duì)位置沒有改變.師：平時(shí)我們說樹木、房屋是靜止的，行駛的汽車是運(yùn)動(dòng)的，這是以地面作標(biāo)準(zhǔn)來說的.坐在行駛的火車?yán)锏某丝?，認(rèn)為自己是靜止的，而在車廂里走動(dòng)的乘務(wù)員在運(yùn)動(dòng)，他還認(rèn)為路旁的樹木在向后倒退，這些都是以車廂作標(biāo)準(zhǔn)來說的.在描繪一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，選來作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體參考系.參考系：任何運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于某個(gè)參照物而言的，這個(gè)選來作標(biāo)準(zhǔn)的參照物稱為參考系.課堂探究：一跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)在下落過程中，看到身旁的直升機(jī)在向上運(yùn)動(dòng)，那么直升機(jī)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的？參考答案：跳

11、傘運(yùn)發(fā)動(dòng)在下落過程中，看到身旁的直升機(jī)在向上運(yùn)動(dòng)，是以自己作參考系，即以跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)靜止在空中不動(dòng)；2直升機(jī)向上升；3直升機(jī)下落，但速度比跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)慢.以上三種情況都能使跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)與直升機(jī)間的間隔 不斷增大.因此，跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)無法根據(jù)自己看到的現(xiàn)象來判斷直升機(jī)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況.師：參考系可以任意選擇嗎？將教材圖1.14做成動(dòng)畫課件，展示給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生分析其中的對(duì)話.說明：為了確定物體的位置和描繪物體的運(yùn)動(dòng)而被選作參考的物體或物體系叫做參考系.假如物體相對(duì)于參考系的位置在變化，那么說明物體相對(duì)于該參考

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

13、作好適時(shí)適度的引導(dǎo)：1運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)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(shí)，應(yīng)使物體運(yùn)動(dòng)的描繪盡可能簡(jiǎn)單、方便.5比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系才有意義.3、坐標(biāo)系展示問題：有時(shí)需要準(zhǔn)確地描繪某個(gè)物體所在的位置，如地理上用緯度和經(jīng)度來確定某個(gè)地點(diǎn).在軍事、大地測(cè)量等領(lǐng)域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS來確定方位.要準(zhǔn)確地描繪物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系.假如物體在一維空間運(yùn)動(dòng)，即沿一條直線運(yùn)動(dòng)，只需建立直線坐標(biāo)系，就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置；假如物體在二維空間運(yùn)動(dòng)，即在同一平面運(yùn)動(dòng)，就需要建立平面直角坐標(biāo)系來描繪物

14、體的位置；當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，那么需要建立三維直角坐標(biāo)系來描繪.課堂探究創(chuàng)設(shè)一個(gè)實(shí)例讓學(xué)生考慮，可以結(jié)合本地實(shí)際選取相應(yīng)的例子.參考例如：如圖111所示，一輛汽車從天安門沿長(zhǎng)安街駛向西單、南菜園方向，考慮汽車的位置隨時(shí)間怎樣變化？問題：1.如何選擇坐標(biāo)軸和正方向？2.如何選擇坐標(biāo)原點(diǎn)？3.如何確定坐標(biāo)軸上的刻度值？圖111師：對(duì)質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻為時(shí)間的起點(diǎn).師：畫坐標(biāo)系時(shí)，必須標(biāo)上原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度.課堂訓(xùn)練：一質(zhì)點(diǎn)在x軸上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)如下表：t/s012345x/m0541711請(qǐng)?jiān)谙旅娴膞軸上標(biāo)出質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位置.圖1122哪個(gè)時(shí)刻離坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)？有多遠(yuǎn)？參考答案：1如圖113標(biāo)注：圖1132在第4 s末的位置坐標(biāo)是7 m，說明這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)分開坐標(biāo)原點(diǎn)的間隔 為7 m，在x軸的負(fù)向上，為最遠(yuǎn)，而其他幾個(gè)都不是最遠(yuǎn)的.小結(jié)：本節(jié)學(xué)習(xí)的參考系和質(zhì)點(diǎn)的概念是運(yùn)動(dòng)學(xué)甚至整個(gè)力學(xué)的最根本、最重要