高中物理 必修第1冊0903高一【物理(人教版)】質點+參考系-教學設計

課程基本信息課例編號2020QJ10WLRJ002學科物理年級高一學期第一學期課題質點參考系教科書書名：普通高中教科書《物理》必修第一冊出版社：人民教育出版社出版日期：2019年6月教學人員姓名單位授課教師魏華北京市第四中學指導教師李靖劉文慧北京市第四中學北京市西城區(qū)教育研修學院教學目標教學目標：了解質點的含義。知道將物體抽象為質點的條件，能將特定實際情境中的物體抽象成質點。經歷質點的建構過程，初步體會建構物理模型的思維方式，認識物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。了解參考系的概念及其對描述物體的意義。結合實例，了解不同參考系中對同一運動的描述可能不同，體會運動的相對性和絕對性。教學重點：質點概念的建立、參考系的概念及其對描述物體運動的意義教學難點：質點概念的建立教學過程時間教學環(huán)節(jié)主要師生活動環(huán)節(jié)一問題引入環(huán)節(jié)二建構質點的概念環(huán)節(jié)三參考系的概念環(huán)節(jié)四課堂小結環(huán)節(jié)五作業(yè)環(huán)節(jié)一問題引入——如何準確地描述物體的運動1．本章內容概述：【師】今天起，我們正式開始學習高中物理知識了！我們從哪兒開始學習呢？物理學史上，大家公認的，“物理學的創(chuàng)立就是從研究運動開始的”。所以我們的學習也從運動開始，這里面需要解決兩件事：一是描述物體的運動，二是研究運動和力的關系，前者就構成了《運動學》，后者就構成了《動力學》，這兩個問題也就是我們整本書《必修1》要學習的主要內容。2．機械運動的定義【師】第一章，就是關于運動的描述。運動一詞在中文里有很多含義，我們這里說的運動，其實也是初中我們提到的機械運動。【師】同學們，你知道什么是機械運動嗎？

【生】機械運動指的是物體的空間位置隨時間的變化的運動，它也是自然界最簡單、最基本的運動形態(tài)，叫作機械運動。3．問題引入視頻1：玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹【師】生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹……同學們，你們思考過這個問題嗎：我們如何準確地描述物體的運動呢？【師】描述運動不容易：老鷹拍打著翅膀在空中翱翔時，身體向前運動，同時它的翅膀上下運動、小腦袋還左右擺動，汽車向前行駛，它的車輪還在轉動，每一個物體的運動都是很復雜的！那么困難和麻煩出在哪里？因為任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般說來并不一樣?！編煛咳绾谓鉀Q這個困難和麻煩？能否將問題簡化？環(huán)節(jié)二建構質點的概念1.舉例說明物體可以看作“點”的條件【視頻2】俯看汽車沿湖旁小路的行駛【師】如果我們只是關注這輛車的運動軌跡，或者只關心它從某地至另外一個地方用的時間，車的大小、形狀等等也就不重要了。在這種情況下，我們完全可以把它簡化成一個小方塊、或者直接處理為一個點，運動的描述得到了簡化！這就是我們在研究運動之前首先要做的一件事，根據研究問題，忽略物體大小形狀，將它簡化為一個點來處理！類似的例子：比如跑步——一個非常復雜的運動，但每次跑完后，我們看著跑步軟件上記錄下來的過程，我們都很有成就感，即使在地圖上，我們只是被簡化為一個點！（視頻3）【師】請同學們思考，哪些情況下，可以把物體看成一個點？請舉例說明。觀點1：“只要物體體積比較小，研究它的運動時，就能把它看成一個點”。這個觀點你同意嗎？舉例、視頻4：研究球的旋轉、落點、彈起后的走向時，顯然不能把它看成一個點，小小乒乓球里有大大的學問！觀點2：“研究體積大的物體運動時，不能將它看成一個點”這個觀點你同意嗎？視頻5：地球，足夠大，研究自轉時，顯然不能看成一個點；但是，如果研究地球繞太陽的公轉呢？視頻6：其實地球大小不到日地間距的萬分之一，這個圖本身是放大了地球！如果按圖中的日地間距，基本看不見地球了——它就是一個點！我們研究地球公轉，完全可以忽略其自轉，可以忽略地球大??！【師】通過上述實例，你能總結出“研究物體運動時，能將物體看成一個點”的條件嗎？視頻7：列車在平直軌道上行駛，盡管它的傳動機構及車輪的運動很復雜，但如果我們只關心列車整體的運動情況時，就可以不考慮各部分的運動差異，而用一個點的運動代替。【結論1】當物體的大小、形狀對研究問題沒有影響時，可以忽略大小、形狀而把它看作一個點。評：物理學中，“突出問題的主要因素，忽略次要因素”——這是在研究實際問題時，常用的一個科學方法！動畫：小木塊沿長木板的下滑【師】小木塊從墊高的長木板一端滑下。請大家想一想，小木塊上各點運動情況有什么特點？【師】我們可以在小木塊上任意選擇兩點來研究：將初末位置標出來，我們發(fā)現小木塊上的各點運動方向、距離的長短是完全相同的，這種運動我們稱為平動。既然每個點運動都相同，當然可以用任意一個點的運動來代替物體的運動了！【結論2】物體上各點的運動完全相同，整個物體的運動可以簡化為一個點的運動。2.質點的概念【師】質點的概念：這里的點，不是簡單意義上的幾何中的點，它還代表著物體，我們將物體的質量賦予這個點，我們就得到了高中學習中的第一個重要概念，質點【板書】質點：在某些情況下，可以忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質量的點，這樣的點叫做質點（masspoint)?！編煛孔⒁猓哼@個一個理想模型——物理學是要研究自然界物質的基本結構、相互作用和運動規(guī)律。但自然界物質種類繁多、運動錯綜復雜、相互作用各具特色，幾乎每個具體問題都會牽涉到許多因素，因此為了達到對事物本質和規(guī)律的認識，必須根據所研究的對象和問題的特點，把次要的、非本質的因素舍棄，提取主要的本質的因素，這就是抽象的方法。物理模型就是重要的抽象方法之一！對于物理學中具有普遍意義的基本規(guī)律、基本理論的建立起著不可替代的作用。比如我們在高中的學習的很多力學知識都是針對質點才成立的。以后，我們就不再區(qū)分物體和質點了。一個物體可看作質點的條件，簡而言之，由所研究的問題決定。3.概念應用視頻8：2019年七十周年國慶閱兵——空中護旗梯隊【師】空中護旗梯隊中的直升機在什么情況下可以看成質點？什么情況下不能看成質點？【生】研究直升機通過天安門廣場的時間，完全可以把它看作質點！但是如果想要研究螺旋槳轉動的情況，顯然就不能把它看作質點了，對嗎！視頻9：2019年七十周年國慶閱兵——閱兵方陣【師】每次看這段，都能油然而升一種自豪感，人民的軍隊，紀律嚴明、戰(zhàn)斗力強，士兵士氣高昂！請問：研究閱兵方陣整體運動時，能把方陣看作一個質點嗎？【生】當然可以。雖然每一位戰(zhàn)士每走一步，身體上上下下、各個部位都有不同的運動，非常復雜，但是我們如果研究方陣的整體運動，完全可以用一個點來代替！太齊了！環(huán)節(jié)三參考系的概念1.參考系的概念【師】看完剛才兩個視頻之后，我再問大家一個問題，閱兵方陣中的每一名士兵是運動的還是靜止的？護旗梯隊中的每一架直升機是運動的還是靜止的？【生】每一名士兵一步一步、有力的踏在長安街上，他當然是運動的，但每一名戰(zhàn)士的動作是如此規(guī)范、如此整齊，彼此之間幾乎是完全一樣的動作，從這層意義上說，相互之間又是相對靜止的；護旗的直升機也是如此，他們組成“70”的字樣，平穩(wěn)地飛過天安門上空，這是經過千百次訓練而成，相互之間的距離、高度幾乎是不變的，相對是靜止的！在這里，相對地面在運動，相對戰(zhàn)友、直升機靜止，這里的地面、戰(zhàn)友、直升機我們描述運動時，一定要事先說明的“參考系”【師】同學們，你還記得什么是參考系嗎？【生】為描述一個物體的運動，選定某個其他物體做為參考，叫作參考系（referenceframe)。【師】我們經常說運動是絕對的，但描述某個物體的運動，這一定是相對某一個參系而言的，從這層意義上說，運動又是相對的！這就是運動的相對性。2.概念應用視頻10：經典電影《閃閃的紅星》的插曲【師】“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”——為什么青山會走呢？【生】這個“走”是相對的，是相對于竹排、相對于兩個主人公；竹排呢，江水其實是流動的，竹排相對于江水也是運動，我們看到主人公在劃著漿，所以他感受到的竹排江中游又是以江水為參考的！【師】非常美妙的歌聲，蘊含著深刻的物理知識！類似的歌詞很多，大家能找到一兩首嗎？視頻11：跳傘運動員?！編煛刻嘛w機，沒打開傘，他在空中張開雙臂，努力使自己平穩(wěn)下來，但視頻中，他怎么還能往上飛？還倒著飛……這是什么原因呢？【生】其實我們看到的這個畫面，一定是另一個手持攝像機的伙伴拍攝的，所以我們看到的運動，都是以攝像機和攝像人員為參考系的，是相對的圖片：小明在做什么運動？【師】我們選用不同的參考系后，同一個物體的運動會完全不同，比如看這個漫畫中的情景。人（小明）從飛機上跳下后，由于慣性，他會在下落的同時往前飛，所以從地面上的人看小明，運動軌跡是曲線，而飛機上的人看他呢？【生】從圖片上看到，小明始終在飛機的正下方，所以飛機上的人看小明時，是以飛機為參考系，他認為小明是沿直線下落的?！編煛窟x擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動，其結果有所不同。參考系選取得當，會使問