11质点　参考系教学设计-高一上学期物理人教版2

配套中学人教版（2019）质点参考系一、教材分析一、教材分析“质点参考系”是高中物理必修一的重要基础内容，通常位于力学章节开篇部分。从知识体系来看，它是后续学习运动学、动力学等知识的基石。机械运动是物理学研究的重要领域，而理解质点和参考系的概念，是准确描述和研究物体运动的前提。教材通过生活中常见的物体运动实例，如汽车行驶、飞机飞行等，引出质点概念。质点作为一种理想化物理模型，帮助学生简化对复杂物体运动的研究，突出物体运动的主要特征，忽略次要因素，这种思维方式贯穿整个物理学学习。例如，在研究地球公转时，地球的大小和形状相对公转轨道半径可忽略不计，此时地球可看作质点，便于研究其公转运动规律。参考系概念的引入，则解决了运动描述的相对性问题。教材通过展示不同参考系下物体运动状态的差异，让学生明白选择合适参考系对准确描述运动的重要性。如坐在行驶汽车中的乘客，以汽车为参考系是静止的，以地面为参考系则是运动的，这生动体现了参考系对运动描述的影响。二、教学目标二、教学目标在物理观念方面，帮助学生构建物质和机械运动的基本观念，理解质点模型在描述物体运动中的作用，形成参考系决定运动描述的科学认识；在科学思维方面，培养学生的抽象思维、逻辑思维和批判性思维，使其能够运用质点和参考系的概念对物体运动进行深入分析和推理；在科学探究方面，引导学生在学习质点和参考系概念时，主动发现问题、提出假设、通过实例分析和讨论进行验证，培养学生的科学探究能力；在科学态度与责任方面，培养学生尊重事实、实事求是的科学态度，以及将物理知识应用于实际的社会责任感。三、教学重三、教学重难点教学重点：质点的概念以及将物体抽象为质点的条件，这是理解物体运动的基础，学生需要掌握如何在不同情境下判断物体是否可看作质点；参考系的概念和参考系选择对物体运动描述的影响，学生要学会根据实际问题选择合适的参考系，准确描述物体的运动状态；坐标系的建立和应用，能够用坐标系定量表示物体的位置和位置变化，为后续学习运动学公式奠定基础。教学难点：理解质点是一种理想化模型，认识到在实际中并不存在真正的质点，这对学生的抽象思维能力要求较高；判断物体能否看作质点的具体情境分析，学生需要综合考虑物体的形状、大小、运动特点以及研究问题的性质等多方面因素，容易出现判断失误；理解参考系选择的任意性以及在复杂情境中灵活选择参考系，如在研究多个物体相对运动时，如何选择合适参考系使问题简化，对学生的逻辑思维和空间想象能力是一个挑战。四、教学四、教学过程一、课程导入趣味实验导入：教师在讲台上放置一个小玩具车，让它在水平桌面上运动。然后提问学生：“同学们，我们都看到小车在运动，那如果我想准确描述小车的运动，比如它从哪里开始，到哪里结束，运动的快慢如何，我们该怎么做呢？”引发学生思考。接着，教师拿出一个篮球，让篮球在桌面上滚动，再次提问：“现在篮球也在运动，它的运动和小车的运动描述起来有什么不同呢？篮球这么大，在描述它的运动时，我们能不能把它想象成一个很小的点呢？”通过这些问题，激发学生的好奇心和求知欲，自然地引入本节课的主题——质点和参考系。二、质点概念讲解（15分钟）实例分析：提问学生：“在研究地球绕太阳公转时，地球的大小和形状对我们研究它的公转轨道和周期有影响吗？”引导学生思考，学生可能会回答影响不大。教师接着展示火车在长距离行驶（如从北京到上海）的图片，提问：“那研究火车从北京到上海的行驶时间时，火车的长度和车厢的形状重要吗？”学生讨论后回答不重要。概念引出：教师总结学生的回答，引出质点的概念：在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这个点就叫做质点。强调质点是一种理想化的物理模型，实际中并不存在真正的质点，但在很多情况下，将物体看作质点能大大简化对物体运动的研究。对比区分：提问学生：“质点和我们数学中学习的点有什么区别呢？”引导学生思考后回答，数学中的点没有质量，而质点是有质量的，它代表了物体的质量集中在一个点上。三、判断物体能否看作质点的条件探究小组讨论：研究乒乓球的旋转、研究汽车在公路上行驶的速度、研究跳水运动员的跳水动作、研究飞机从一个城市飞往另一个城市的飞行时间等，让学生分组讨论在这些情况下，物体能否看作质点，并说明理由。小组汇报：每个小组推选一名代表发言，汇报小组讨论的结果。例如，对于研究乒乓球的旋转，小组可能会认为不能看作质点，因为要研究乒乓球各部分的转动情况，大小和形状不能忽略；而研究飞机从一个城市飞往另一个城市的飞行时间时，可以看作质点，因为飞机的大小和形状相对于飞行的路程来说可以忽略不计。总结条件：教师根据各小组的汇报，总结物体可看作质点的条件：一是当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计时；二是当物体上各点的运动情况完全相同，物体的大小和形状对研究问题没有影响时，物体可以看作质点。同时强调，一个物体能否看作质点，取决于所研究问题的性质，同一个物体在不同的问题中，有时可以看作质点，有时则不能。四、参考系概念讲解生活实例引入：教师提问学生：“同学们，当你们坐在行驶的汽车里，看到路边的树木在向后移动，这是为什么呢？”学生回答因为汽车在向前行驶。教师接着问：“那如果我们以汽车为标准，路边的树木就是运动的；但如果我们站在路边，以地面为标准，树木就是静止的。这说明了什么呢？”引导学生思考物体的运动状态与所选的标准有关。概念阐述：教师引出参考系的概念：在描述一个物体的运动时，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化，这个被选作参考的物体叫做参考系。强调参考系的选择是任意的，但选择不同的参考系，对同一物体运动的描述可能不同。参考系选择的影响：坐在行驶火车上的乘客，以火车为参考系是静止的，以地面为参考系是运动的；天空中飞行的飞机，以地面为参考系在高速飞行，以与它同向同速飞行的另一架飞机为参考系则是静止的。让学生体会参考系选择对物体运动描述的重要性。五、参考系的选择及应用实例分析小组讨论选择：鸟儿在空中飞翔、轮船在大海中航行、运动员在跑道上跑步等，让学生分组讨论在这些场景中，选择不同的参考系，物体的运动状态会如何描述。例如，对于鸟儿在空中飞翔，选择地面为参考系，鸟儿是在做复杂的曲线运动；选择与鸟儿同向飞行且速度相同的无人机为参考系，鸟儿则是静止的。实际应用分析：教师讲解一些参考系在实际生活和科学研究中的应用，如在航海中，船只以灯塔为参考系确定自己的位置和航向；在航天领域，卫星以地球为参考系进行轨道计算和姿态调整。引导学生思考这些应用中选择特定参考系的原因和好处。拓展思考：提问学生：“在研究多个物体的相对运动时，如何选择合适的参考系来简化问题呢？”例如，在研究两辆相向行驶的汽车的相遇问题时，选择地面为参考系和选择其中一辆汽车为参考系，分析过程有什么不同。鼓励学生积极思考，分享自己的想法，培养学生灵活运用参考系解决问题的能力。六、课堂探究活动案例分析：交通场景中的质点与参考系案例展示：“研究汽车从路口一端行驶到另一端的时间，汽车能否看作质点？以什么为参考系描述汽车的运动比较方便？”“观察行人在路口的行走路线，选择不同的参考系，行人的运动轨迹会有什么不同？”小组分析：学生分组对案例进行分析，讨论并回答问题。在分析过程中，运用所学的质点和参考系知识，结合实际场景进行思考。例如，对于研究汽车行驶时间，汽车可以看作质点，以地面为参考系描述其运动；而观察行人行走路线，选择地面为参考系和选择行驶的汽车为参考系，行人的运动轨迹会截然不同。交流分享：各小组之间进行交流，分享自己小组的分析思路和答案。教师对学生的回答进行点评和补充，进一步加深学生对质点和参考系概念的理解和应用能力。七、例题判断质点问题：在研究下列物体的运动时，可将物体看作质点的是（）A.研究乒乓球的旋转B.研究地球绕太阳的公转C.研究汽车轮胎的转动D.研究体操运动员的动作答案：B解析：研究乒乓球旋转、汽车轮胎转动、体操运动员动作时，物体的形状和大小对研究问题影响很大，不能看作质点；研究地球绕太阳公转，地球的大小和形状相对公转轨道可忽略，能看作质点。八、课堂总结归纳引导回顾：教师引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括质点的概念、物体可看作质点的条件、参考系的概念、参考系选择的任意性以及对物体运动描述的影响等。让学生闭上眼睛，在脑海中梳理一遍知识框架，强化记忆。重点强调：重点强调质点是一种理想化模型，在实际应用中要根据具体问题判断物体能否看作质点；参考系的选择对物体运动的描述至关重要，不同的参考系会导致不同的运动描述结果。提醒学生在今后的学习和生活中，要善于运用质点和参考系的概念来分析物体的运动。学生分享：邀请几位学生分享自己在本节课中的学习收获和体会，可以是对某个概念的深刻理解，也可以是在实验探究或案例分析中的有趣发现。教师对学生的分享进行肯定和鼓励，营造积极的学习氛围，增强学生的学习自信心。九、课堂练习与讲解单项选择题坐在行驶的火车里的乘客，看到路旁的树木迅速后退，这位乘客选取的参考系是（）A.树木B.地面C.火车D.迎面驶来的火车答案：C解析：乘客看到树木后退，是因为以自己所在的火车为参考系，树木相对于火车的位置在不断变化，所以感觉树木在后退。以树木本身为参考系，树木是静止的；以地面为参考系，树木也是静止的；以迎面驶来的火车为参考系，树木的运动情况较为复杂，不是迅速后退这种简单的描述。所以选C。多项选择题以下关于质点和参考系的说法中，正确的是（）A.质点是一个理想化模型，实际并不存在B.只有体积很小的物体才能看作质点C.参考系的选择是任意的，但通常选地面为参考系D.选择不同的参考系，对同一物体运动的描述一定不同答案：AC解析：质点是为了简化问题而引入的理想化模型，实际中不存在，A正确；物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，不是仅由体积大小决定，体积大的物体在某些情况下也可看作质点，B错误；参考系的选择是任意的，在日常生活和大多数物理问题中，通常选地面为参考系，C正确；选择不同的参考系，对同一物体运动的描述可能不同，但也可能相同，比如两个同向同速行驶的汽车，以其中一辆为参考系，另一辆静止，以地面为参考系，它们都在运动，描述不同，但如果以另一辆同向同速行驶的汽车为参考系，描述就相同，D错误。所以选AC。研究下列运动时，能将物体看作质点的是（）A.研究地球绕太阳公转的周期B.研究火车通过一座桥梁的时间C.研究百米运动员的起跑动作D.研究从北京开往广州的火车的速度答案：AD解析：研究地球绕太阳公转周期，地球的大小和形状相对公转轨道半径可忽略不计，可看作质点；研究火车通过一座桥梁的时间，火车的长度不能忽略，不能看作质点；研究百米运动员的起跑动作，要关注运动员身体各部分的动作细节，不能看作质点；研究从北京开往广州的火车的速度，火车的大小和形状相对北京到广州的距离可忽略不计，可看作质点。所以选AD。五、五、教学反思本次《质点参考系》教学，我以趣味实验开启课程，成功激发学生兴趣，引出主题。讲解质点概念时，结合地球公转、火车行驶等实例，学生理解较好。在判断物体能否看作质点的条件探究环节，通过小组讨论与汇报，学生积极参与，基本掌握判断要点。然而，教学中也存在不足。在讲解参考系概念时，部分学生对参考系选