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《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》教學(xué)設(shè)計(jì) 　　一、教材分析 　　本教學(xué)設(shè)計(jì)選自人教版新課標(biāo)高中物理教材第一章第一節(jié)《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》，要描述物體的運(yùn)動(dòng)，首先要對實(shí)際物體建立一個(gè)最簡單的物理模型—質(zhì)點(diǎn)模型。由于運(yùn)動(dòng)的相對性，描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)必須明確所選擇的參考系。為了準(zhǔn)確的、定量的描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，還要建立坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系是描述物體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識，教材中逐步展開這些內(nèi)容，最后介紹全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。本節(jié)介紹質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系，不僅是這一章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識，也是以后力學(xué)各章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識。這些基礎(chǔ)知識在實(shí)踐中有廣泛的、重要的應(yīng)用。 　　二、三維目標(biāo) 　　1．知識與技能 　?。?）理解質(zhì)點(diǎn)的概念，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。 　?。?）會(huì)用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化。 　　2．過程與方法 　?。?）體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系，通過幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。 　?。?）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)象和已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對性，提示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、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲取知識的能力。 　　3．情感態(tài)度與價(jià)值觀 　　熱愛自然，關(guān)心科技，正確方法，科學(xué)態(tài)度。 　　三、教學(xué)重、難點(diǎn) 　?。?）重點(diǎn) 　　1．理解質(zhì)點(diǎn)的概念； 　　2．從參考系中明確地抽象出了坐標(biāo)系的概念。 　?。?）難點(diǎn) 　　1．理解質(zhì)點(diǎn)的概念 　　四、教學(xué)突破 　　課前師生收集豐富的圖片、視頻、文字等資料，聯(lián)系學(xué)生日常生活中身邊熟悉的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，通過老師引導(dǎo)，學(xué)生得出有關(guān)物理概念，從而使學(xué)生樂于探究和思考。 　　五、教學(xué)流程設(shè)計(jì) 　?。ㄒ唬┮胝n題 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) （利用多媒體播放一段反映物體運(yùn)動(dòng)的視頻，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”……）。請同學(xué)們思考回答：這些場景中哪些物體是在運(yùn)動(dòng)的？在物理學(xué)中，什么叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)？舉例說明。 2．對學(xué)生的舉例分析給予評價(jià)，并根據(jù)學(xué)生的回答進(jìn)一步總結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念。 3．指導(dǎo)學(xué)生分析視頻資料，指出：宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)是宇宙間永恒的主題，也是日常生活中常見的現(xiàn)象，詩人可以用“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，來描繪氣勢磅礴的瀑布，畫家也可以用美麗的畫筆描繪出動(dòng)感十足的情景，那么，我們怎樣描繪物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢？即怎樣地描述物體上各點(diǎn)的位置及其隨時(shí)間的變化呢？ 1．學(xué)生嘗試回憶九年級學(xué)過的《運(yùn)動(dòng)的描述》，舉例說明什么叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)？如:老師走下講臺(tái)（老師對講桌位置改變），汽車駛過學(xué)校（汽車對學(xué)校位置改變）等。 2．回答：物理學(xué)上把一個(gè)物體對另一個(gè)物體相對位置變化運(yùn)動(dòng)稱之為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 3．聽講，理解什么是位置變化，進(jìn)一步體會(huì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，做記錄。 　?。ǘ┪矬w和質(zhì)點(diǎn) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 1．研究物體的運(yùn)動(dòng)，首先要確定物體的位置。物體都具有大小和形狀，在運(yùn)動(dòng)中物體的各點(diǎn)的位置變化一般說來是不同的，所以要詳細(xì)描述物體的位置及其變化，并不是一件簡單的事情。（多媒體展示三幅圖），在地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的圖片中，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，注意地球同時(shí)又在自轉(zhuǎn)，所以地球的各部分離太陽的遠(yuǎn)近在不斷變化。 2．分析：地球是一個(gè)龐然大物，直徑約為12800km，與太陽相距1．5108km，也就是說地球直徑約是它與太陽距離的萬分之一。當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時(shí)怎么看待地球？有什么巧妙的方法？ 3．指導(dǎo)學(xué)生討論。在學(xué)生討論過程中，引導(dǎo)學(xué)生想到我們在處理這些問題時(shí)，采用科學(xué)抽象的方法，即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(diǎn)，或者說用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來代替物體。 4．可見，引入質(zhì)點(diǎn)是為了使物體的位置有一個(gè)確切的概念，使物體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。 5．總結(jié)得出①質(zhì)點(diǎn)的定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。即沒有形狀、大小、體積而具有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)具有物體的全部質(zhì)量。②質(zhì)點(diǎn)是人們?yōu)榱耸箤?shí)際問題簡化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，盡可能把復(fù)雜問題簡單化，是物理學(xué)上經(jīng)常用到的一種研究問題的方法──科學(xué)抽象。 6．進(jìn)一步說明：物理學(xué)對實(shí)際問題的簡化，必須從實(shí)際出發(fā)，撇開不考慮的（只能是與當(dāng)前考察無關(guān)的因素），和對當(dāng)前考察影響很小的次要因素。 1．學(xué)生分小組討論得出：研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的大小而引起的地球各個(gè)部分的差異很小，可以忽略不計(jì)，也就是說可以忽略地球的大小，把它視為一個(gè)點(diǎn)。 忽略地球的大小和形狀把地球看作一個(gè)點(diǎn)時(shí)，能夠忽略地球質(zhì)量嗎？ 聽講，記錄，認(rèn)真體會(huì)，理解引入質(zhì)點(diǎn)的意義。 3．討論①是不是只有很小的物體才能看作質(zhì)點(diǎn)？ ②地球的自轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪能否被看作質(zhì)點(diǎn)？ ③物理中的“質(zhì)點(diǎn)”和幾何中的點(diǎn)有什么相同和不同之處？ 師生共同討論得出：關(guān)于質(zhì)點(diǎn)簡化的條件 一個(gè)物體能否抽象成質(zhì)點(diǎn)，并不是取決于物體的形狀和體積大小，這要看具體情況而定。 ①平動(dòng)的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn) 做平動(dòng)的物體，由于物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同，可以用一個(gè)點(diǎn)代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，物體的大小、形狀就無關(guān)緊要了，可以把整個(gè)物體當(dāng)質(zhì)點(diǎn)。 例如：平直公路上行駛的汽車，車身上各部分的運(yùn)動(dòng)情況相同，當(dāng)我們把汽車作為一個(gè)整體來研究它的運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就可以把汽車當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)然，假如我們需要研究汽車輪胎的運(yùn)動(dòng)，由于輪胎上各部分運(yùn)動(dòng)情況不相同，那就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)了。 要注意的是：同一物體在不同情況下有時(shí)可看質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不可以看作質(zhì)點(diǎn)，一列火車從北京開到上海，研究火車的運(yùn)行的時(shí)間，可將火車看成質(zhì)點(diǎn)，而火車過橋時(shí)，計(jì)算火車過橋的時(shí)間，不可以將火車看成質(zhì)點(diǎn)。 ②有轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)為次要因素 例如：研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，可把地球看作質(zhì)點(diǎn)；研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，不能把地球看作質(zhì)點(diǎn)。 ③物體的形狀、大小可忽略 再如：乒乓球旋轉(zhuǎn)對球的運(yùn)動(dòng)的較大的影響，運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球、擊球時(shí)都要考慮，就不能把乒乓球簡單看作質(zhì)點(diǎn)。 　?。ㄈ﹨⒖枷? 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 1．坐在教室里的同學(xué)看到其他同學(xué)都是靜止的，卻不知道他們都在繞著太陽在高速運(yùn)動(dòng)著，這里面蘊(yùn)含了什么問題呢？ 2．讓學(xué)生觀察圖1．1-3和1．1-4，閱讀圖右文字，回答以下問題。 ①得出什么結(jié)論？②就圖1．1-4能否提出一些問題？（例如為什么跳傘者總是在飛機(jī)的正下方） 小結(jié) ①參考系是參照物的科學(xué)名稱，是假定不動(dòng)的物體。一個(gè)物體一旦被選為參考系，就認(rèn)為它是靜止的。在選定參考系后要假定自己站在參照物中去觀察物體的運(yùn)動(dòng)，即“參考系上長著觀察者的眼睛”。 ②比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)必須選擇同一參照系，比較才有意義。 ③在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，參考系的選取是任意的，但在實(shí)際選擇參考系時(shí)應(yīng)以運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單為原則。在沒有特別說明時(shí)，通常以地面為參考系。例如，描述地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選地面或相對于地面而靜止不動(dòng)的其他物體作為參考系。 1．思考課本P12圖1．1-3，1．1-4。并思考觀察結(jié)果為什么不同？ 2．認(rèn)真聽老師的分析講解。 3．練習(xí)課本P13 練習(xí)2。 4．討論①小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走； ②月亮在蓮花般的云朵里穿行； ③坐地日行八萬里，巡天遙看一千河。在上述三例中，各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)分別是以什么物體為參考系的。 （四）坐標(biāo)系 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) （創(chuàng)設(shè)實(shí)例：多媒體播放視頻劉翔的110m欄。） 1．提出問題：怎樣定量（準(zhǔn)確）人描述車或劉翔所在的位置？ 2．提示：你的描述必須能反映物體（或人）的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（直線）、運(yùn)動(dòng)方向、各點(diǎn)之間的距離等因素。 3．總結(jié)：①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(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系是在參考系的基礎(chǔ)上抽象出來的概念，是抽象化的參考系。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(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，如果物體在一維空間運(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；如果物體在二維空間運(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)系來描述物體的位置；當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，則需要建立三維坐標(biāo)系。 ①一維坐標(biāo)：描述物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，即物體做一維運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長度，建立直線坐標(biāo)系。如圖1-1-1所示，若某一物體運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，此時(shí)它的位置坐標(biāo)XA＝3m，若它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，則此時(shí)它的坐標(biāo)XB＝-2m（“-”表示沿X軸負(fù)方向）。 圖1—1—1 ②二維坐標(biāo)：平面直角坐標(biāo)，描述物體在一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即二維運(yùn)動(dòng)時(shí)，需采用兩個(gè)坐標(biāo)確定它的位置。 ③三維坐標(biāo)：立體坐標(biāo)系，描述物體在空間的運(yùn)動(dòng)。 4．進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)要注意以下幾點(diǎn)： ①坐標(biāo)系相對參考系是靜止的。 ②坐標(biāo)的三要素：原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度單位。 ③用坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的位置。 ④用坐標(biāo)的變化描述質(zhì)點(diǎn)的位置改變。 思考。 討論：如果物體在平面上運(yùn)動(dòng)（例如滑冰運(yùn)動(dòng)員），我們應(yīng)如何建立坐標(biāo)系？ 3．小結(jié):可以建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，此時(shí)可以用（x，y）表示物體的位置。 4．學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目思考書中提出的問題。 　　（五）鞏固練習(xí)，交流和小結(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 出示課堂練習(xí)； 引導(dǎo)組織學(xué)生回顧本節(jié)知識； 組織各小組成員在相互合作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小結(jié)； 教師對該堂課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和對學(xué)生的總結(jié)給予肯定和評價(jià)。 按照要求完成課堂練習(xí)； 根據(jù)老師提供的信息回顧本節(jié)知識； 在相互合作交流的基礎(chǔ)上做好書面總結(jié)； 聽老師總結(jié)，補(bǔ)充修改自己的書面總結(jié)。 　　五、板書設(shè)計(jì) 1．1 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系 　　1．質(zhì)點(diǎn) 　　(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體對另一個(gè)物體相對位置變化運(yùn)動(dòng)稱之為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 　　(2)質(zhì)點(diǎn)的定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。即沒有形狀、大小、體積而具有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)具有物體的全部質(zhì)量。 　　(3)質(zhì)點(diǎn)簡化的條件性 　?、倨絼?dòng)的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn)； 　?、谟修D(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)為次要因素； 　　③物體的形狀、大小可忽略。 　　2．參考系 　　(1)被選來作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體就叫做參考系； 　　(2)同一個(gè)物體選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能會(huì)有所不同； 　　(3)比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)必須選擇同一參照系； 　　(4)參考系的選取是任意的。 　　3．坐標(biāo)系 　　(1)一維坐標(biāo)； 　　(2)二維坐標(biāo)； 　　(3)三維坐標(biāo)； 　　(4)要注意以下幾點(diǎn)： 　?、僮鴺?biāo)系相對參考系是靜止的； 　　②坐標(biāo)的三要素：原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度單位； 　?、塾米鴺?biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的位置； 　?、苡米鴺?biāo)的變化描述質(zhì)點(diǎn)的位置改變。