高中物理-质点参考系和坐标系教学设计学情分析教材分析课后反思

物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》教学设计质点参考系和坐标系（共1课时）1、【教学目标】（1）理解质点的概念；（2）知道参考系的概念及与运动的关系；（3）能正确的分析和建立参考系。2、【教学重点】质点的概念、参考系的选取、坐标系的建立。【教学难点】实际物体可以看作质点的条件。3、【教学过程】（一）主要内容1、机械运动（1）定义：物体相对于其他物体的位置变化，叫做机械运动，简称运动。（2）运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。运动是绝对的，静止是相对的。2、物体和质点（1）定义：用来代替物体的有质量的点。第一、质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。第二、质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。第三、质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。（2）物体可以看成质点的条件：如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点。（3）突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。（二）问题与讨论（1）能否把物体看作质点，与物体的大小、形状有关吗？（无关）2）研究一辆汽车在平直公路上的运动，能否把汽车看作质点？（可以）要研究这辆汽车车轮的转动情况，能否把汽车看作质点？（不能）（3）原子核很小，可以把原子核看作质点吗？（作为整体研究时才可以）例1下列情况中的物体，哪些可以看成质点（ACD）A．研究绕地球飞行时的航天飞机B．研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮C．研究从北京开往上海的一列火车D．研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱课堂训练：（1）下述情况中的物体，可视为质点的是（ACD）A．研究小孩沿滑梯下滑B．研究地球自转运动的规律C．研究手榴弹被抛出后的运动轨迹D．研究人造地球卫星绕地球做圆周运动（2）下列各种情况中，可以把研究对象看作质点的是（CD）A．研究小木块的翻倒过程B．研究从桥上通过的一列队伍C．研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱D．汽车后轮，在研究牵引力来源的时3、参考系（1）定义：宇宙中的一切物体都处在永恒的运动之中，在描述一个物体的运动时，必须选择另外的一个物体作为标准，这个被选来作为标准的物体叫做参考系。一个物体一旦被选做参考系就必须认为它是静止的。（2）选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，得到的结果可能是不同的。例2：人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是运动的。以车厢为参考系，人是静止的。（3）参考系的选择：描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。在不说明参考系的情况下，通常应认为是以地面为参考系的。（4）绝对参考系和相对参考系：（看书）例3：对于参考系，下列说法正确的是（CD）A．参考系必须选择地面B．研究物体的运动，参考系选择任意物体其运动情况是一样的C．选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同D．研究物体的运动，必须选定参考系课堂训练：（1）甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么以乙物体为参考系，丙是（B）A．一定是静止的B．一定是运动的C．有可能是静止的或运动的D．无法判断（2）关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（A）A．研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物B．由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物C．一定要选固定不动的物体为参照物D．研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物4、坐标系（1）坐标系的建立：如果物体做直线运动，为了定量的描述物体的位置变化，可以以这条直线为X轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。5、科学漫步：全球卫星定位系统（GPS)阅读材料:理想模型及其在科学研究中的作用在自然科学的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意义。第一，引入“理想模型”的概念，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。把现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近。在一定的场合、一定的条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将“理想模型”的研究结果直接地应用于实际事物。例如，在研究地球绕太阳公转的运动的时候，由于地球与太阳的平均距离(约为14960万公里)比地球的半径(约为6370公里)大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计。在这种场合，就可以直接把地球当作一个“质点”来处理。在研究炮弹的飞行时，作为第一级近似，可以忽略其转动性能，把炮弹看成一个“质点”；作为第二级近似，可以忽略其弹性性能，把炮弹看成一个“刚体”。在研究一般的真实气体时，在通常的温度和压强范围内，可以把它近似地当作“理想气体”，从而直接地运用“理想气体”的状态方程来处理。第二，对于复杂的对象和过程，可以先研究其理想模型，然后，将理想模型的研究结果加以种种的修正，使之与实际的对象相符合。这是自然科学中，经常采用的一种研究方法。例如：“理想气体”的状态方程，与实际的气体并不符合，但经过适当修正后的范德瓦尔斯方程，就能够与实际气体较好地符合了。第三，由于在“理想模型”的抽象过程中，舍去了大量的具体材料，突出了事物的主要特性，这就更便于发挥逻辑思维的力量，从而使得“理想模型”的研究结果能够超越现有的条件，指示研究的方向，形成科学的预见。例如：在固体物理的理论研究中，常常以没有“缺陷”的“理想晶体”作为研究对象。但应用量子力学对这种“理想晶体”进行计算的结果，表明其强度竟比普通金属材料的强度大一千倍。由此，人们想到：既然“理想晶体”的强度应比实际晶体的强度大一千倍，那就说明常用金属材料的强度之所以减弱，就是因为材料中有许多“缺陷”的缘故。如果能设法减少这种“缺陷”，就可能大大提高金属材料的强度。后来，实践果然证实了这个预言。人们沿着这一思路制造出了若干极细的金属丝，其强度接近于“理想晶体”的强度，称之为“金胡须”。总之，由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。而采用理想化的客体(即“理想模型”)来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，从而便于人们去认识和掌握它们。物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》学情分析参考系也就是初中的参照物，学生已经比较熟悉。主要让学生知道的是质点和坐标系。人们在生活中认识物体是否运动，多少来自于经验的判断。对两辆并驾齐驱的车，为什么有人认为车在动，有人认为车没动，他们的判断依据是什么？许多学生不能给出明确的答案。于是就要引入参考系。至于为什么要把实际物体看做质点，把什么物体看成质点，这其中蕴含着一个重要的思想方法。因此，本节课的教学重点就是要学生知道怎么样建立质点模型，怎样建立参考系和坐标系来描述运动。这也是描述运动的开始。物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》效果分析本节课我们学习了质点参考系和坐标系的有关概念以及应用条件。以后高中用到的物体绝大部分都是看成质点的，所以对这一点要弄明白，并且会利用。对于参考系，只要牵扯到物体的运动就要有参考系的建立，但是一般不说的情况下，学生通过初中的学习都知道是建立在地面上不动的物体为参考系。通过生活常识，举例和反复做习题来利用，学生对这节知识的掌握，应该能够掌握并利用。物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》教材分析本教学设计选自人教版新课标高中物理教材第一章第一节《质点参考系和坐标系》，要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个最简单的物理模型—质点模型。由于运动的相对性，描述质点运动时必须明确所选择的参考系。为了准确的、定量的描述质点的运动，还要建立坐标系。质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识，教材中逐步展开这些内容，最后介绍全球卫星定位系统。本节介绍质点、参考系和坐标系，不仅是这一章学习的基础知识，也是以后力学各章学习的基础知识。这些基础知识在实践中有广泛的、重要的应用。物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》评测练习1．下列关于质点的说法中，正确的是（）A．质点就是质量很小的物体B．质点就是体积很小的物体C．质点是一种理想化模型，实际当中并不存在D．如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体看成质点2．敦煌曲子词中有这样的诗句：“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（）A．船和山B．山和船C．地面和山D．河岸和流水3．某人坐在甲船中，他看到乙船在运动，那么相对河岸两船的运动情况不可能是（）A．甲船不动，乙船在运动B．甲船运动，乙船不动C．甲、乙两船都在运动D．甲、乙两船运动方向一样且快慢是相同的4．美国发射的哈勃望远镜在宇宙空间绕着地球沿一定轨道高速飞行，因出现机械故障，用航天飞机将宇航员送上轨道对哈勃望远镜进行维修．以作参照系，宇航员静止时就可以实行维修工作；以作参照系时，宇航员是在做高速运动．5．一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表：t/s012345x/m05-4-1-71（1）请在下面的x轴上标出质点在各时刻的位置x/mx/m-7-6-5-4-3-2-1012345（2）哪个时刻质点离开原点最远？最远是多少？6．一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动5m至B点。（sin30°=0.5）（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标【参考答案】1．CD2．A3．D4．哈勃望远镜地球105BAOy/m105BAOy/mx/m6．解析：（1）以O为原点，向正东方向为x轴正方向，正北方向为y轴正方向，建立坐标系，如图所示，物体运动的轨迹如图。（2）A（，）B（，）物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点参考系和坐标系》课后反思质点模型是高中物理提出的第一个物理模型。建立理想化物理模型是突出研究对象的主要方面，忽略次要因素。理想化模型源于具体事物又高于具体事物。因此对质点模型的建立既是一种典范，又具有普遍意义。要掌握好看做质点的条件并会利用。学生在初中阶段学习过参照物，对这一部分内容学生掌握并不困难，但是要告诉学生，参照物是通俗的说法，参考系才是科学的名称。坐标系中用坐标确定物体的位置是重点，课本是最后一句话“为了定量描述物体位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，”把参考系和坐标系两个概念联系起来，起到了画龙点睛的作用。它能够使学生更好的体会到，建立“坐标系”是为了准确描述物体的位置和进而确定位置的变化情况，而位置的确定又离不开参考系的选择。所以在参考系中建立在坐标系才能很好的描述运动。物理必修1第1章运动的描述第1节：《质点