质点 参考系和坐标系 教案-高一上学期物理人教版必修1

第页§1.1质点参考系和坐标系【教材分析】质点模型是高中物理提出的第一个物理模型，也是最简单的模型，对质点的概念的形成以及质点模型的建立过程，教学要求是初步的。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系，为了准确、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。质点、参考系和坐标系时描述物体运动的基础知识，所以本教学设计师逐步展开的。【学情分析】运动是普遍的现象，学生有感性认识，虽然初中学习过参照物的概念，但如何科学地描述运动，学生还未接触到。可以说学生对运动的认识是肤浅的、表面化的，缺乏对知识的再编码，还没有上升到理性认识，需要引导学生从繁杂多样的运动个体中总结出规律，完成到理性认识的升华。【教学目标】1、理解质点的定义，知道质点是一个理想化的物理模型，知道将物体看作质点的条件。2、理解参考系的概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。3、理解坐标系概念，会用一维坐标系定量地描述物体的位置以及位置的变化。4、体验质点的条件及意义，初步掌握“科学抽象”这种研究方法。5、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。6、认识运动时宇宙中的普遍现象，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。【教学重点】1、质点概念的建立过程。2、利用坐标系定量描述物体的位置。【教学难点】物体可看作质点模型的条件。【教学方法】教师启发引导教学与学生小组合作探究法相结合。【课前预习】物体的空间位置随时间的变化叫做机械运动，常简称为运动。用来代替物体的有质量的点叫做质点。实际物体可以看做质点的条件：如果不考虑物体的形状和大小对所研究的影响，就可以把物体看成质点。在描述物体的运动时，选来做参考的、假定不动的其他物体叫做参考系。物体的运动都是相对于参考系而言的，这就是运动的相对性。为了准确描述物体的位置及其位置的变化而在直线上规定原点、正方向和单位长度的坐标系。坐标表示物体的位置，坐标的变化表示物体位置的变化。【教学过程】新课引入呈现自然界中基本的机械运动动态图片（星球的转动、高速飞驰的乌龟车、急速飞行的火箭、快速飞行的白鹭照片）并描述这些基本的运动，让学生直观的感受自然界中的运动。（PPT2）结合图片，回顾初中知识，总结机械运动的概念。机械运动：物体的位置随时间的变化叫做机械运动，常简称为运动。（PPT3）二、质点3、结合模拟实验，互动讨论。问题1：对于机械运动的研究，我们不能准确的描述机械运动的原因在哪里？模拟情景：跳水运动员跳水。通过分析模拟情景，发现物体自身存在大小和形状，而其大小和形状对于运动过程会产生影响。总结得出我们不能准确的描述机械运动困难在于研究的物体本身的形状和大小。问题2：在研究同学们跑操过程中，方队的大小和形状对于同学们的跑操长度和速度是否产生影响？我们是否可以将方队视为一个点进行处理？（PPT4）展示跑操方队的示意图，让学生思考跑操整个过程。讨论分析得出同学们跑操时，方队的大小和形状对距离和速度的影响，可以忽略不计，即地方队的形状和大小对于跑操没有影响或者影响小到可以忽略。近似为一个没有大小、没有形状的一个点。但不能忽略其质量。总结得出质点的概念。质点：在某些情况下，可以忽略物体的形状和大小，而突出其质量，就可以将物体简化为一个有质量的物质点，称为质点。问题3：什么情况下可以将物体看做质点？①研究地球绕太阳的公转。②一列沿京沪铁路运行的列车，若要研究它从北京到上海的运动时，能否将它视为质点？③研究由于地球的自转而造成各处季节的变化时，能否将地球视为质点？④研究火车通过一座桥梁运动时，能否将火车视为质点？学生相互讨论，老师总结得出。（PPT5）物体的形状和大小对于研究的过程没有影响或者影响非常小时，可忽略不计，则物体便可以视为质点。但同一物体在不同的物理情景中，有的可以视为质点有的不能视为质点。举例对比分析，火车过桥和火车从重庆到贵州，前者不能视为质点，后者可视为质点。质点是一种抽象的物理概念，是一种理想化模型（PPT6）。【例1】关于质点，下列说法正确的是（AD）质点是一个理想化模型，实际上不存在因为质点没有大小，所以与几何点是一样的凡是小的物体，皆可以看做质点如果一物体的形状和大小对于所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把该物体看做质点三、参考系4、模拟实验。（两位同学同时同向同速向前行走）并提出以下问题，引发学生思考。问题：坐着的同学观察到两位同学在运动，而在行走的两位同学感觉另外一个同学没有运动。什么原因导致这种差异？经过讨论，总结得出。因为参照物的不同选择导致了同学们描述的运动状态不同。从而引出静止是相对的。解释分析：从上面实验可以看出，同一个研究对象，对于不同的人得出了不同的结果。这说明描述物体的运动必须有一个参考的物体。如同以上的情况，在研究一个物体的运动时，被用来作为参考的物体，称为参考系（初中时称为参照物）。一个物体相对于另一个物体可能是静止的，但是对于其他物体可能是运动的，所以物体的运动具有相对性。绝对静止的物体是不存在的。在描述一个物体的运动时，必须要规定参考系，参考系可以是静止的，比如说地面，或者地面上静止的物体。也可以是运动的，比如说刚才正在行走的汽车。没有做特殊说明时，我们选择地面为参考系。举例分析：（板书分析）正如教材中的例子，在匀速飞行的飞机上，人们以飞机为参考系，看到从飞机上落下的物体几乎是沿直线下落的，而地面的人们以地面为参考系，看到的物体是以曲线下落的。（PPT8）【例2】敦煌的曲子中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？解：“看山恰似走来迎”的参考系是：船。“是船行”的参考系是：山。坐标系问题：如何确定物体的位置？创设物理情景，一个做匀速直线运动的物体怎样定量描述他的运动情况。创设物理情景：如果一个可以看做质点的物体沿直线运动，怎样定量描述物体的位置的变化呢？讨论分析后，根据学生的回答作出总结和补充。为了能够定量的描述一个做直线运动的物体的位置变化，我们需要建立直角坐标系。坐标系的三要素为原点，正方向，单位长度。通常，选择物体的运动方向为正方向，运动的起点为坐标原点。坐标轴的坐标表示物体的位置，坐标的变化表示物体位置的变化。（PPT8）（图形结合）【例3】桌面离地面的高度是0.8m，坐标系原点定在桌面上，设竖直向下为坐标轴正方向，A、B离地面的高度分别是1.3m，0.4m，问A、B的坐标应该是多少？解：根据数学知识分析：=0.8m—0.4m=0.4m·=1.3m—0.8m=0.5m所以，A点的坐标为—0.5m，B点的坐标为0.4m。课堂小结6、机械运动、质点、参考系、坐标系。【板书设计】§1.1质点参考系和坐标系机械运动机械运动：物体空间位置随时间变化。质点定义：在某些情况下，可以忽略物体的形状和大小，而突出其质量，可以将物体简化为一个有质量的物质点，称为质点。可视为质点的条件物体的形状和大小对于研究的问题没有影响或者影响可以忽略不计。参考系参考系：在研究一个物体的运动时，被用来作为参考的物体，称为参考系。坐标系坐标系的三要素：原点（O），正方向，单位长度【教学反思】【课外练习】夯实基础1、下列关于质点的说法中正确的是（D）A、只有体积很小的物体才能看成质点。B、只有质量很小的物体才能看成质点。C、质点一定代表一个小球。D、质点不一定代表一个很小的物体。关于质点，下列说法中正确的是（A）A、质点是一个理想化模型，实际上不存在。B、因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的。C、凡是小的物体，皆可以看成质点；凡是大的物体，皆不能看成质点。D、如果物体的形状和大小对于所研究的问题属于无关或次要因素时，不能把物体看成质点。在以下的哪些情况中可将物体看成质点（C）A、研究某学生骑车回校的车轮转动。B、对这位学生骑车姿势进行生理学分析。C、研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹。D、研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面。坐在火车里的乘客，总感到车厢外的树在“向后跑”，他选择的参考系是（A）A、乘坐的火车B、远处的山C、车外的树D、太阳5、桌面离地面的高度为0.8，若将坐标系原点定在水平桌面上，取竖直向上的方向为坐标轴的正方向，通过测量，A点在桌面上方，B点在桌面下方，并且两点距离桌面的距离都为0.2m。则A、B两点的坐标表示为（A）A、0.2m—0.2mB、0.2m0.2mC、—0.2m—0.2mD、—0.2m0.2m6、甲、乙两辆汽车在平直的公路上并排行驶，甲车内的旅客看见窗外的树木向东移动，乙车内的旅客发现甲车没有运动，如果以地面为参考系，上述事实表示（D）A、甲车向西运动，乙车不动。B、乙车向西运动，甲车不动。C、甲车向西运动，乙车向东运动。D、甲、乙两车以相同的速度都向西运动。7、甲、乙两辆汽车均以相同的速度行驶，下列有关参考系的说法不正确的是（C）A、如果两辆汽车均向东行驶，若以甲车为参考系，乙车是静止的。B、如果观察的结果是两辆车均静止，参考系可以是第三辆车。C、如果以在甲车中一走动的人为参考系，乙车仍是静止的。D、如果甲车突然刹车停下，乙车仍向东行驶，以乙车为参考系，甲车往西行驶。8、甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况不可能是（A）A、甲向上、乙向下、丙不动 B、甲向上、乙向上、丙不动C、甲向上、乙向上、丙向下 D、甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢9、观察图中烟囱冒出的烟和车上的小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（D）A、甲、乙两车一定向左运动。B、甲、乙两车一定向右运动。C、甲车可能运动，乙车向右运动。D、甲车可能静止，乙车向左运动。10、一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住，坐标原点定在抛出点正下方2m处，坐标轴的正方向设为向下，则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是（B）A、2m，－2m，－1mB、－2m,2m,1mC、4m,0,1mD、－4m,0，－1m能力提升11、古代小说《镜花缘》第79回中宝云问奶公家乡有什么趣闻，奶公说：“前几天刮了一阵大风，把咱家院内的一口水井吹到篱笆墙外去了．”则关于水井的运动状态说法中正确的是（B）A、以大地作为参考系水井是运动的