1.1a 质点 参考系和坐标系

第一章 运动的描述全章概述本章中，我们要学习描述运动的基本物理量：位移、速度、加速度等，要通过对这些问题的研究，了解和体会物理学研究问题的一些方法如理想模型和数学方法（图象、图表、公式），以及处理实验数据的方法等，这些都是今后进一步学习的重要基础，在教学过程中，要引导学生注意学习和领会物理学研究问题的思想和方法，这对今后的学习是十分重要和有益的。本章可分为3个单元一、质点等相关概念二、运动及相关“快慢的描述量（速度和加速度）三、使用打点计时器测速度新课标要求本章为必修模块物理1的第一部分。1、通过本章学习，认识如何建立运动中的相关概念，并体会用概念去描述相关质点运动的方法。了解质点、位移、速度、加速度等的意义。2、通过史实初步了解近代实验科学的产生背景，认识实验对物理学发展的推动作用，并学会用计时器测质点的速度和加速度。3、通过学习思考及对质点的认识，了解物理学中模型和工具的特点，体会其在探索自然规律中的重要作用。如质点的抽象、参考系的选择、匀速直线运动的特点等。4、体会物理学中，相关条件的特征及作用，科学的方法在物理学中的意义，如瞬时速度、图象等。新课程学习1.1 质点 参考系和坐标系新课标要求（一）知识与技能1、知道质点的概念及条件。2、知道参考系概念及作用。3、掌握坐标系的简单应用。（二）过程与方法1、体验质点的条件及意义，初步掌握科学抽象这种研究方法。2、体验不同参考系中运动的相对性，促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力。3、体会用坐标方法，描述物体位置的优越性，可用不同的方法设计实验并体会比较。增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力。（三）情感、态度与价值观1、认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性。培养学生热爱自然、关心科技发展、勇于探索的精神。2、不同的参考系中现象不同，帮助学生建立辨证唯物主义的世界观。教学重点理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法。教学难点将一个实际的物体抽象为质点的条件。教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。教学过程（一）引入新课教师活动：指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：要描述物体的机械运动，本节课将从哪几个方面去描述？学生活动：通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运而引入的，要研究物体的运动首先从学好这些基本概念入手。（二）进行新课1、对质点概念的学习教师活动：指导学生仔细阅读“物体和质点”一部分，同时提出问题：1、为什么在某些情况下要把物体转化为质点？2、什么情况下才可以把物体转化为质点？3、把物体转化为质点是一种怎样的研究方法？学生活动：首先留出时间让学生阅读教材，然后每四人一组展开讨论，每组选出代表发表见解，提出疑问；教师活动：教师帮助学生总结，回答学生可能提出的问题，进行点评。学生活动：思考P13“问题与练习”第1小题，讨论后作出解答。教师活动：针对学生的回答进行点评。2、对参考系和坐标系概念的学习教师活动：指导学生认真阅读教材，仔细观察插图1.1-3和图1.1-4，并思考图中所提出的问题，想一想为什么要选参考系？应怎样选择参考系？学生活动：学生阅读教材，思考问题，在阅读中自己寻求答案。就“说一说”栏目所提问题展开讨论，并发表见解，教师活动：针对学生的见解作点评，对学生可能提出的问题进行解答。学生活动：思考P13“问题与练习”第2、3小题，讨论后作出解答。教师活动：针对学生的回答进行点评。（三）课堂总结、点评1、质点理想模型质点是一种科学抽象，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体的近似，是一个理想化模型。一个物体能否视为质点，要具体情况具体分析。例如：一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，把它视为质点；但是，同样这列火车，要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时，必须考虑列车的长度，不可把列车视为质点。一个物体能否看作质点，主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可以忽略的因素，而不是仅仅取决于物体的大小。地球虽然很大，但在研究地球绕太阳的公转时，地球的大小相对它到太阳的距离可以忽略，故可视为质点；乒乓球虽然小，在研究它的旋转对运动的影响时，却不能看成质点。2、实际物体在下列三种情况下都可简化为质点：（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。（2）物体上的各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某“点”的运动规律就可以代表它的整体运动情况了，故此物体也可当质点处理。（3）有转动、但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点。（四）实例探究关于机械运动的认识例1 下列哪些现象是机械运动A神舟5号飞船绕着地球运转B西昌卫星中心发射的运载火箭在上升过程中C钟表各指针的运动D煤燃烧的过程解析：A、B、C三种现象中物体都有机械位置的变化，所以是机械运动；D煤的机械位置没有变化，所以不是机械运动。故ABC正确关于质点的应用例2在研究下列哪些运动时，指定的物体可以看作质点 （ ）A从广州到北京运行中的火车 B研究车轮自转情况时的车轮C研究地球绕太阳运动时的地球 D研究地球自转运动时的地球解析：物体可简化为质点的条件是：物体的大小和形状在所研究的问题中应属于无关或次要的因素。一般说来，物体平动时或所研究的距离远大于物体自身的某些几何尺寸时，便可简化为质点。答案：AC例3下列关于质点的说法中正确的是 （ ）A体积很小的物体都可看成质点B质量很小的物体都可看成质点C不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距离相比甚小时，就可以看成质点D只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点解析：一个实际物体能否看成质点，跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的快慢无关，主要决定于这个物体的尺寸和它与周围物体间距离相比是否能忽略，同时还跟所要研究的问题的性质有关。例如，地球可称得上是个庞然大物，其直径约1.28107m，质量达61024kg，在太空中绕太阳运动的速度达几百米每秒。但由于其直径与地球离太阳的距离（约 1.51011m）相比甚小，因此在研究地球公转运动时，完全可忽略地球的形状、大小及地球自身的运动，把它看成一个质点。而同样的这个地球，在研究其昼夜交替及一年四季的成因时，就不能把它看成质点，本题的答案选C。答案：C关于参考系选择的应用例4 第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000 m高空飞行时，发现脸旁有一个 小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹，是因为（ ）A飞行员的反应快 B子弹相对于飞行员是静止的C子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了 D飞行员的手有劲解析：在日常生活中，我们经常去拾起掉在地上的物品，或者去拿放在桌子上的物品，其实，地面上静止的物体（包括人）都在永不停息地随地球自转而运动，在地球赤道处，其速度大约为465m/s。正因为相对地面静止的物体都具有相同的速度，相互间保持相对静止状态，才使人们没有觉察到这一速度的存在。当飞行员的飞行速度与子弹飞行的速度相同时，子弹相对于飞行员是静止的，因此飞行员去抓子弹，就和我们去拿放在桌上的物品的感觉和道理一样。答案 B点评：从题中可体会出静止的相对性，其实地面上静止的物体（包括人）都在永不停地随地球自转而运动。用坐标描述质点位置及位置变化例5 质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止。如图，若AC=100m，BC=30m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则：出发点的位置为 m，B点位置是 m，C点位置为 m，A到B位置变化是 m，方向 。C到B位置变化为 m，方向 . 解析：以B为原点、建立坐标系，如图A（-70m）B（0m）C（+30m）A到B的变化70向东；C到B变化为 - 30向西答案 见上课余作业书面完成P13“问题与练习”第4题。教学体会本节学习的质点等概念是运动学乃至整个力学的最基本、最重要的概念。一方面，这些概念的运用贯穿于力学中的各个章节，另一方面还提供了重要的科学思维方法：解决问题时，首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的办法。学习质点的概念时，重在让学生理解体会质点是一种理想化的模型，是对实际物体的近似，是一种科学抽象，其含义：自然界中任何一种事物及其运动变化，都是比较复杂的，研究问题，要突出问题的主要方面，忽略次要因素。让学生在自主学习中，通过对多个实例的讨论分析，逐渐领会这种科学思维方法，学会独立分析，切忌机械记忆。资料袋骑马旅行和风洞300多年前，堂吉诃德的作者塞万提斯在描写骑士和他的侍从骑着木马旅行时，有这样一段故事：人们对堂吉诃德说：“请骑在马背上，只要你把马脖子上的套管一扭动，木马就会腾空而起，平平稳稳地把你送到玛朗布鲁诺等待你的地方。不过，为了不使你因高速奔驰而头晕，一定要蒙上你的眼睛才乘坐。”堂吉诃德和他的侍从上了马，他们的眼睛也蒙了起来。堂吉诃德摸到了那个套管，用力一扭。堂吉诃德对侍从说：“我们的旅行开始了！我诅咒，我一生从来没有骑过这样快、这样平稳的马。”侍从说：“是的，我觉得迎面而来的大风，就好像有许多风箱朝我们鼓风一样。”事实上，真的是人们正在用几个巨大的风箱朝着他们鼓风，木马却还呆在原地，一步也没动。塞万提斯是根据运动的相对性原理来编写这段故事的。由运动的相对性原理可知：一个人相对于周围的物体向前运动，和他自己静止不动，周围的物体向后运动，其感觉完全一样。运动的相对性原理，在现代科