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1、 最新人教版必修一《質(zhì)點 參考系和坐標系》教案 1 1 質(zhì)點 參考系和坐標系 [整體設(shè)計 ] 質(zhì)點模型是高中物理提出的第一個物理模型 ,也是最簡單的模型 ,對質(zhì)點概念的形成以及質(zhì)點模型的建立過程 ,教學要求是初步的 .由于運動的相對性 ,描述質(zhì)點的運動時必須明確所 選擇的參考系 ,為了準確、定量地描述質(zhì)點的運動 , 又要建立坐標系 .質(zhì)點、參考系和坐標系 是描述物體運動的基礎(chǔ)知識 ,所以本教學設(shè)計是逐步展開的 . 本課程的教學設(shè)計要解決兩個問題：一是通過在教學中創(chuàng)設(shè)多樣的問題情景 ,引導學生 討論并總結(jié)質(zhì)點的概念；二是

2、合作探究引入?yún)⒖枷岛妥鴺讼档囊饬x ,以及如何建立合適的參 考系和坐標系 ,然后介紹全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) ,讓學生了解信息 ,拓展視野 . [教學目標 ] 一、學習目標： （ 1）理解質(zhì)點的概念 ,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）會用坐標系描述物體的位置和位置的變化。 [教學重點 ] 質(zhì)點概念的理解 ,如何選取參考系。 [教學難點 ] 什么情況下可以把物體看成質(zhì)點。 [教學過程 ] 一、導入新課 雄

3、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。運動是宇宙間永恒的主題 ,也是日常生活中常見的現(xiàn)象。李 白用“飛流直下三千尺 ,疑是銀河落九天” ,來描繪氣勢磅礴的瀑布。畫家也用美麗的畫筆描 繪出動感十足的情景。那么我們的物理學家是怎樣描繪物體的機械運動呢？ 學生閱讀課本 P8 回答： 1、什么叫機械運動？ 答：物體的空間位置隨時間的變化 ,稱為機械運動 ,簡稱運動。 二、新授內(nèi)容 1. 物體和質(zhì)點 研究物體的運動 , 第一步是要確定物體的位置。物體都具有大小和形狀 , 在運

4、動中物體的 各點的位置變化一般說來是不同的 , 所以要詳細描述物體的位置及其變化 , 并不是一件簡單 1 / 5 的事情。 學生活動 , 組織學生討論。例如： (1) 扔出去的粉筆頭 , 飛行軌跡的描繪。 (2) 把教室的課桌向后推出 0.5m 怎么樣測量距離？ (3) 你從校門口向校園內(nèi)走 100m,你現(xiàn)在在哪兒？ 在學生議論過程中 , 引導學生想到我們在處理這些問題時 , 常常不考慮物體各部分的差異 , 把物體簡化成為沒有大小、形狀的點 , 或者說用一個有質(zhì)量的點來代替物體。 老師

5、提出：引入質(zhì)點是為了使物體的位置有一個確切的概念 , 使物體的復雜運動轉(zhuǎn)化成點 的運動。 （板書） 學生回答： （ 1）質(zhì)點的定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點叫做質(zhì)點。即沒有形狀、大小、體積而具有質(zhì)量的一個點 , 質(zhì)點具有物體的全部質(zhì)量。 （ 2）說明：質(zhì)點是人為提出的物理模型。 老師提出 （ 3）關(guān)于質(zhì)點簡化的條件性 學生歸納 物體的大小和形狀等因素不影響問題的研究時 ,就可以把物體抽象看成質(zhì)點。 ①平動的物體一般可以看作質(zhì)點 老師補充 做平動的物體 ,由于物體上各點的運動情況相同 ,可以用一個點代表整個物體的運動 ,在 這種情況下 , 物

6、體的大小、形狀就無關(guān)緊要了 , 可以把整個物體當質(zhì)點。 例如：平直公路上行駛的汽車 , 車身上各部分的運動情況相同 , 當我們把汽車作為一個整 體來研究它的運動的時候 , 就可以把汽車當作質(zhì)點。當然 , 假如我們需要研究汽車輪胎的運動, 由于輪胎上各部分運動情況不相同 , 那就不能把它看作質(zhì)點了。 要注意的是：同一物體在不同情況下有時可看質(zhì)點 , 有時不可以看作質(zhì)點 , 一列火車從開 到 , 研究火車的運行的時間 , 可將火車看成質(zhì)點 , 而火車過橋時 , 計算火車過橋的時間 , 不可以將火車看成質(zhì)點。 ②有轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動為次要因素 例如：研究地球公轉(zhuǎn)時 ,

7、 可把地球看作質(zhì)點；研究地球自轉(zhuǎn)時, 不能把地球看質(zhì)點。 ③物體的形狀、大小可忽略 再如：乒乓球旋轉(zhuǎn)對球的運動的較大的影響 , 運動員在發(fā)球、擊球時都要考慮 , 就不能把 乒乓球簡單看作質(zhì)點。 例 1、 2010 年 11 月在廣州舉行的亞運會上 , 下列運動項目中 , 運動員可看成質(zhì)點的是 （ ） A、自由體操 B 、跳水 C 、花樣游泳 D 、馬拉松賽跑 例 2、關(guān)于質(zhì)點的以下說法中正確（ ） A、質(zhì)點是沒有質(zhì)量、沒有形狀和大小的點 B、只有體積很小或質(zhì)量很小的物體才可以看成質(zhì)點 C、只要物體運動不是很快 , 就可以把物體看成

8、質(zhì)點 D、物體的大小和形狀在所研究的現(xiàn)象中起的作用很小 , 可以忽略不計時 , 我們就可以把物體 看成質(zhì)點。 2 / 5 2. 參考系 老師提出問題 , 學生討論：（課本 P10）鐵路邊的人看到火車中的乘客在飛快離去 , 而乘客 卻認為自己是靜止的 , 他甚至可以靠在坐椅上睡覺！矛盾出在哪呢？ 學生回答：因為選擇了不同的參照物。 老師小結(jié)：參考系是研究機械運動的標準 , 要研究一個物體的運動 , 首先必須選取參考系。 說明： （ 1）要描述一個物體的運動 , 就必須選擇另外一個物體作為標準 , 這個被選

9、來作為標準的 另外的物體就叫做參考系。一個物體一旦被選為參考系 , 就認為它是靜止的。在選定參考系 后要假定自己站在參考系中去觀察物體的運動。 （請同學們思考課本 P12 圖 1.1-4 。并思考觀察結(jié)果為什么不同。） (2) 選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動, 觀察的結(jié)果可能會有所不同。 (3) 比較兩個物體的運動時必須選擇同一參照系, 比較才有意義。 (4) 在運動學中 , 參考系的選取是任意的 , 但在實際選擇參考系時應(yīng)以運動的描述盡可能 簡單為原則。在沒有特別說明時 , 通常以地面為參考系。例如 , 描述地面上物體的運動時 , 通常

10、選地面或相對于地面而靜止不動的其他物體作為參考系。 例 3、課本 P11 1 。 例 4、課本 P11 2 。 3. 坐標系 位置就是質(zhì)點在某時刻所在的空間的一點。物體做機械運動時 , 其位置發(fā)生變化 , 為了定 量地描述物體的位置及位置的變化 , 需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼怠Ｗ鴺讼凳窃趨⒖枷档幕A(chǔ)上抽象出來的概念 , 是抽象化的參考系。 （ 1）坐標系即參考系的具體化 , 是在參考系上建立的 , 坐標系相對參考系是靜止的。具體 有： ① 一維坐標：描述物體在一條直線上運動, 即物體做一維運動時 , 可以以這條直線為 x

11、 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。如圖 1— 1— 1 所示 , 若某一物體 運動到 A 點 , 此時它的位置坐標 XA＝ 3m,若它運動到 B 點 , 則此時它的坐標 XB＝ -2m（“ - ”表示沿 X 軸負方向）。 B O A -2 0 X ／m 3 圖 1—1— 1 ② 二維坐標：平面直角坐標 , 描述物體在一平面內(nèi)運動 , 即二維運動時 , 需采用兩個坐標確定它的位置 , 如圖 1— 1— 2。 ③ 三維坐標：立體坐標系 , 描述物體在空間的運動。 (2) GPS 定位

12、儀——確定地球物體的具體方位 , 提供準確時間。 3 / 5 要注意以下幾點： （ a）坐標系相對參考系是靜止的。 （ b）坐標的三要素：原點、正方向、標度單位。 （ c）用坐標表示質(zhì)點的位置。 （ d）用坐標的變化描述質(zhì)點的位置改變。三、課堂小結(jié) 這節(jié)課我們學習了質(zhì)點、參考系和坐標系等概念, 它們是運動學乃至整個力學的最基本最 重要的概念。要描述物體的運動 ,首先要對實際物體建立一個物理模型 ,最簡單的是質(zhì)點模 型。由于運動的相對性 ,描述質(zhì)點的運動時必須明確所選擇的參考系。為了準確地、定量地 描述質(zhì)

13、點的運動 ,還要建立坐標系。 四、課堂檢測 【基礎(chǔ)達標 】 1．關(guān)于質(zhì)點的概念 , 下面敘述正確的是 （ D ） A、任何細小的物體都可以看作質(zhì)點。 B、任何靜止的物體都可以看作質(zhì)點。 C、在研究某一問題是 , 一個物體可以視為質(zhì)點 , 那么在研究另一個問題時 , 該物體也一定可視為質(zhì)點。 D、一個物體可否視為質(zhì)點 , 要看所研究問題的具體情況而定。 2 ．下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是 （ C ） A. 跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中 B. 一枚硬幣用力上拋 , 猜測它落地時是正面朝上還是反面朝上 C. 奧運會冠軍邢慧

14、娜在萬米長跑中 D ．花樣滑冰運動員在比賽中 3．下列說法中正確的是 ( D ) A ．質(zhì)點一定是體積、質(zhì)量都極小的物體 B ．當研究一列火車 全部通過橋所需的時間時 ,因為火車上各點的運動狀態(tài)相同 ,所以 可以將火車視為質(zhì)點 C．研究自行車的運動時 ,因為車輪在轉(zhuǎn)動 ,所以無論研究哪方面 ,自行車都不能視為質(zhì) 點． D ．地球雖大 ,且有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn) ,但有時可視為質(zhì)點 4. 關(guān)于參考系的選取 , 以下說法正確的是（ ABC） A、研究物體的運動 , 必須選定參考系B、描述一個物體的運動情況時 , 參考系是可以任意選取的 C、實際

15、選取參考系時 , 應(yīng)本著便于觀測和使對運動的描述盡可能簡單的原則來進行 , 如在研究地面上的運動時 , 常取地面或相對于地面靜止的其他物體做參考系D、參考系必須選取地面或相對于地面不動的其它物體 5. 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又是運動的 , 那么 , 以乙物體 為參考系 , 丙物體的運動情況是 （ B ） A. 一定是靜止的 B. 運動或靜止都有可能 C. 一定是運動的 D. 條件不足 , 無法判斷 6.觀察如圖 所示的漫畫 ,圖中司機說乘車人“你沒動” , 而路上的小女孩說他“運動得真 4 / 5

16、 快”．司機和小女孩在對乘車人運動狀態(tài)的描述時 ,所選取的參考系應(yīng)該分別為 ( C ) A ．地面、地面 B ．地面、汽車 C．汽車、地面 D ．汽車、汽車 7．撐桿跳高是一項非常刺激的體育運動項目 , 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．討論并思考后回答 , 在下列幾種情況下運動員能否被看作質(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動員的錯誤時, 能否將運動員看成質(zhì)點 ? (2) 分析運動員的助跑速度時 , 能否將其看成質(zhì)點

17、? (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 ? 8. 質(zhì)點由西向東運動 ,從 A 點出發(fā)到達 C 點再返回 B 點靜止．如圖 ,若 AC＝ 100 m, BC＝ 30 m, 以 B 為原點 ,向東為正方向建立直線坐標 ,則出發(fā)點的位置為 ________ m,B 點的位置為 ________ m,C 點的位置為 ________ m,A 到 B 位置變化是 ____ m,方向 ______, C 到 B 位置變 化是 ____ m. 9.如右圖所示 ,某人從學校門

18、口 A 處開始散步 ,先向南走了 50m 到達 B 處 ,再向東走了 100m 到達 C 處 ,最后又向北走了 150m 到達 D 處 ,則 A 、 B 、C、 D 各點的位置如何表示？ 學生分組討論。 【教師點評】：學生的描述在生活中能夠簡單表明意思的 ,但嚴格 地說是不準確的 ,對于上述問題有下面的解決方式： 可以 A 點位坐標原點 ,向東為 x 軸正向 ,向北為 y 軸正向 ,則各點坐標分別為： A(0,0) 、 B （ 0,-50m ）、 C（ 100m,-50m ）、 D （ 100m 、100m） 5 / 5