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質(zhì)點 參考系和坐標系 一、教學(xué)目標 （一）知識與技能： 1．理解質(zhì)點的定義，知道質(zhì)點是一個理想化的物理模型．知道在什么情況下可以把物體看成質(zhì)點． 2．理解參考系概念，知道對于不同的參考系，運動的描述可能是不同的. 3．理解坐標系概念，會用一維坐標系定量描述物體在一條直線上運動時的位置． （二）過程與方法： 1．創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟質(zhì)點概念的建立過程，體驗物理研究的科學(xué)思維方法． 2．通過質(zhì)點模型的建立，知道建立物理模型是物理學(xué)研究問題的基本方法． 3．分析質(zhì)點運動實例，學(xué)會用坐標系定量描述物體的位置的方法． 4．通過對質(zhì)點運動的描述，體會參考系的選取對研究物體運動的重要作用． （三）情感、態(tài)度與價值觀： 1．在質(zhì)點概念的建立過程中，滲透突出主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想． 2．知道運動是絕對的，靜止是相對的，樹立辯證唯物主義的世界觀． 二、教學(xué)重點與難點 （一）教學(xué)重點： 1．質(zhì)點概念的建立過程．質(zhì)點概念固然重要，但更重要的是引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟質(zhì)點概念的提出和分析、建立質(zhì)點模型的過程．并通過質(zhì)點模型的建立體會物理模型在研究過程中的作用． 2．會適當(dāng)?shù)剡x擇參考系描述物體的運動，能用坐標系定量描述質(zhì)點的位置及位置的變化．要確定一個物體的位置，首先要確定參考系，并在參考系的基礎(chǔ)上建立坐標系，這是研究物體運動的基礎(chǔ)，參考系的選取對研究物體運動有著重要的作用． （二）教學(xué)難點 1．建立質(zhì)點概念的科學(xué)思維方法．質(zhì)點模型是科學(xué)的抽象，從實際物體到質(zhì)點理想模型滲透著物理研究的基本方法和深刻的科學(xué)思想． 2．用坐標系定量描述質(zhì)點的位置及位置的變化．學(xué)生開始學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)定量描述的物理規(guī)律的方法．從定性描述到定量描述，是思維方式的拓展． 三、教學(xué)內(nèi)容 本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括機械運動及其特點；質(zhì)點概念及其提出、分析和建立的過程；參考系和坐標系，對質(zhì)點位置及運動的定性描述和定量描述。 四、教學(xué)資源準備 1．演示器材：地球儀（世界地圖） 2．動畫：飛機空投，地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn) 3．視頻：機械運動，參考系 4.圖片：GPS定位器，地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)、火車過橋等圖片． 五、教學(xué)方法及教學(xué)策略建議 （一）課題引入 【觀察思考】播放視頻：機械運動—河水在流動、鳥兒在飛翔、樹葉在搖動、車輛在行駛、機器在運轉(zhuǎn)；地球繞太陽運轉(zhuǎn)，通常認為不動的房屋橋梁、高山等，也隨著地球一起運動；物體內(nèi)部的分子在不停地運動… 【說一說】從以上短片中，你能得到了什么結(jié)論？ 【知識歸納】機械運動 （1）宇宙中的一切物體，無論是巨大的天體，還是微小的原子，都處在永恒的運動中． （2）物體在空間的位置隨時間變化，叫做機械運動. 【引入課題】機械運動是自然界最簡單、最基本的運動形式，物理學(xué)研究機械運動規(guī)律的分支叫做力學(xué)，它創(chuàng)造了科學(xué)研究的基本方法．下面我們學(xué)習(xí)怎樣描述物體的運動． （二）質(zhì)點的教學(xué)建議 【觀察思考】播放視頻或展示圖片：雄鷹在空中飛翔，身體向前運動，同時翅膀上下拍打． 你能夠較準確地描述雄鷹的運動嗎？有什么困難？ 【結(jié)論】物體有一定的大小和形狀，各部分運動一般來說并不相同，要準確地描述物體的運動并不容易． 【思考討論】動畫模擬：在地球繞太陽轉(zhuǎn)動中，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，注意地球同時又在自轉(zhuǎn)，所以地球的各部分離太陽的遠近在不斷變化．請你回答下列問題： （1）研究地球公轉(zhuǎn)一周的時間，我們能不能把它看做一個點？ （2）在研究地球自轉(zhuǎn)的時候，如冬至和夏至?xí)r節(jié)，晝夜的長短不同，我們能不能把它當(dāng)作一個點來處理？ 【結(jié)論】研究地球公轉(zhuǎn)時，地球的直徑（約1.3104 km)比地球和太陽之間的距離（約1.5108 km)小得多，因而地球大小的影響可忽略，可以把地球看著一個點． 研究地球自轉(zhuǎn)時，地球上不同的地方運動一般是不同的，顯然不能把它看著一個點． 【思考討論】展示圖片：在平直的軌道上行駛的火車，行駛中的火車的車輪．請你回答下列問題： （1）研究火車整體的運動情況，能把龐大的火車看著一個點嗎？ （2）研究火車車輪的旋轉(zhuǎn)，能把火車車輪看著一個點嗎？ 【結(jié)論】火車在平直的軌道上運動，由于車廂上各點的運動情況相同，所以可以用一個點來代替火車整體的運動，可以看著一個點． 而研究火車車輪的旋轉(zhuǎn)，車輪上各點的運動一般不同，所以不能把火車看成一個點． 【討論歸納】（1）什么是質(zhì)點？ （2）在什么條件下可以把物體當(dāng)作質(zhì)點來處理？ （3）物理中的“質(zhì)點”和幾何中的點有什么相同和不同之處？ 【知識歸納】質(zhì)點 （1）不考慮物體的大小和形狀，把它簡化為一個有質(zhì)量的點，叫做質(zhì)點． （2）同一個物體，因研究問題的不同有時可以看做質(zhì)點，有時不能看做質(zhì)點． （3）一個物體能否看成質(zhì)點，由問題的性質(zhì)決定，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. （4）質(zhì)點是一種理想化的模型，建立物理模型是物理學(xué)研究問題的基本方法． 【思考與練習(xí)】 1.關(guān)于質(zhì)點，下列說法正確的是（ ） A.體積很小的物體一定可以看作質(zhì)點 B.體積很大的物體一定不能看作質(zhì)點 C.做直線運動的物體一定可以看作質(zhì)點 D.做曲線運動的物體一定不能看作質(zhì)點 2.下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是（ ） A. 奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中 B. 觀看花樣滑冰運動員在比賽中的表演 C. 研究乒乓球的旋轉(zhuǎn) D. 研究乒乓球在空中通過的路徑 （三）參考系教學(xué)建議 【觀察思考】播放視頻或動畫：參考系；飛機投物．根據(jù)圖片回答下列問題： （1）坐在行駛的汽車上的小孩，是靜止的還是運動的？ （2）站在路面上的人看到雨滴豎直下落，而行駛的車內(nèi)的人看到雨滴是怎樣運動的？ （3）從勻速飛行的飛機上落下一個重物，地面上的人看到重物沿曲線運動，飛機上的人看到重物怎樣運動？ 【知識歸納】參考系 （1）為了描述物體的運動，首先要選定某個物體做參考標準，即參考系．“參考系”是“參照物”的科學(xué)名稱． （2）運動是絕對的，對運動的描述是相對的．選擇不同的參考系，結(jié)果可能不同. （3）參考系的選取是任意的．參考系的選擇應(yīng)以問題的研究簡單為原則，一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系． 【思考與練習(xí)】 1．在長安街上并排行駛著甲、乙兩輛汽車，甲車內(nèi)的人看見窗外樹木向東移動，乙車內(nèi)的人看見甲車向西運動.如果以地面為參考系．你認為甲、乙兩車的運動可能是（ ） A. 甲車向西運動，乙車向東運動 B. 甲車向西運動，乙車向西運動 C. 甲車向西運動，乙車不動 D. 甲車不動，乙車向東運動 2．“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”；“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”這兩句詩詞分別是描述什么物體的運動？分別以什么為參考系？ 3．據(jù)說在第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2000 m高空飛行時，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個小東西，他以為是一只小昆蟲，敏捷地把它一把抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈．你認為這種情況有可能發(fā)生嗎？ （四）坐標系教學(xué)建議 【思考討論】一輛汽車從五棵松開始，沿復(fù)興路經(jīng)玉泉路口，行駛到十一學(xué)校，記錄汽車行駛的里程與對應(yīng)的時間如圖所示．根據(jù)示意圖回答下列問題： 五棵松 永定路路 玉泉路 十一學(xué)校 8︰00 8︰05 8︰12 8︰15 0 km 1.0 km 2.0 km 2.5 km （1）定性描述汽車的位置隨時間的變化情況． （2）你能定量表示汽車到達五棵松、永定路、玉泉路時刻的位置嗎？ 【教師引導(dǎo)】（1）要求學(xué)生用語言定量描述汽車的位置． x/km O -1 -2 1 2 A B C 以五棵松為坐標原點 （2）指導(dǎo)學(xué)生選擇坐標軸和正方向，選定坐標原點，恰當(dāng)確定坐標軸上的刻度值。 （3）可以要求學(xué)生分別以五棵松、永定路、玉泉路為坐標原點建立參考系． 【歸納總結(jié)】坐標系 （1）為了準確地、定量地描述質(zhì)點的運動，在選定的參考系上還要建立坐標系. （2）對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點運動軌跡為坐標軸，質(zhì)點運動的方向為坐標軸正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標軸原點的時刻為時間的起點． 【思考】汽車從五棵松到玉泉路，通過的路程是多少？位置改變了多少？ 根據(jù)學(xué)生的回答情況，提示位置的改變是有方向的，為下節(jié)課埋下伏筆． 【說一說】如果要描述十一學(xué)校的位置，怎樣建立坐標系？ 【閱讀思考】閱讀課本P11科學(xué)漫步，思考下列問題： （1）GPS此刻位于我國哪個城市？ （2）從顯示屏上你還能獲得哪些信息？ 【結(jié)論】顯示屏上的北緯3955.451、東經(jīng)11623.504′.查閱地圖儀或世界地圖，此地為北京． （四）結(jié)束語 建立物理模型是物理學(xué)研究問題的基本方法 ,是物理學(xué)理論建立的基礎(chǔ).如萬有引力定律建立在質(zhì)點模型的基礎(chǔ)上,庫侖定律建立在點電荷模型的基礎(chǔ)上. 物理概念、規(guī)律是對一定的物理模型來說的.后面還有學(xué)到剛體、彈簧振子、單擺、理想氣體等物理模型.物理模型的建立過程體現(xiàn)了科學(xué)思維方法. 六、課堂教學(xué)評價建議 根據(jù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點，主要從以下幾個方面進行評價： 1．學(xué)生對知識與技能掌握的情況． 2．學(xué)生在認知活動中的參與水平． 3．學(xué)生的觀察能力、語言表達能力． 4．教師自我評價與反思．