1、1、质点、参考系和坐标系 教学目标一、知识与技能认识建立质点模型的意义和方法能根据具体情况将物体简化为质点,知道它是一种科学的抽象,知道科学抽象是一种普遍的研究方法。理解参考系的选取在物理中的作用,会根据实际情况选定参考系。认识一维直线坐标系,掌握坐标系的简单应用。二、过程与方法体会物理模型在探索自然规律中的作用,初步掌握科学抽象理想化模型的方法。通过参考系的学习,知道从不同角度研究问题的方法。体会用坐标方法描述物体位置的优越性。三、情感态度与价值观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、勇于探索的精神。渗透抓住主要因素,忽略次要因素的哲学思想。渗透具体问题具体分析的
2、辩证唯物主义思想。学情分析本节是人教版新课标高中物理教材第一章第一节的内容。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。本节的重点是要学生知道怎么建立质点模型,怎样建立参考系和坐标系来描述运动。同时本章渗透了突出主要因素,忽略次要因素,将实际问题简化为理想化模型的物理思想。我校学生整体情况较差,基础不够扎实,用心不够专一,而本节课是步入高中的第一课,质点概念又比较抽象,学生不容易理解。因此,在讲解时应多举例说明,说明哪些情况下物体可以看作指点,哪些情况下物体不可以看作质点,并进行物理思想的渗透。重点难点教学重点理解质点概念以及初步建立质点要点所采用的抽
3、象思维方法。在研究具体问题时,如何选取参考系。如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系。教学难点在什么情况下可以把物体看作质点。4 教学过程导入【师】:“大江东去浪淘尽” , “鹰击长空,鱼翔浅底”中的“大江” 、 “鹰” 、 “鱼”都在运动着,就连静静的山川也在“坐地日行八万里” 。由此可见世间万物都在运动,运动是宇宙中永恒的话题。在物理学中,我们是怎样定义运动的呢?运动有何特点?【生】:物体相对于其他物体位置的变化叫做机械运动,简称运动。运动是绝对的,静止是相对的。【板书】1、1 质点 参考系和坐标系机械运动:物体相对于其他物体位置的变化叫做机械运动,简称运动。运动是绝对的,
4、静止是相对的。新课教学一、物体和质点【教师演示】将课前准备好的“Y”字型纸片举高后释放,让同学们认真观察纸片的运动情况。【师】:纸片的运动情况有什么特点?【生】:仔细观察思考后得出:一边旋转一边下落。【课件展示】播放足球在绿茵场上飞滚,小鸟拍打着翅膀在天空翱翔,汽车运动中轮子的转动【师】:我们身边的很多物体做机械运动时,形式都不是单一的,可见要准确的描述物体的运动,并不是一件容易的事。请大家思考一下,描述物体运动的困难和麻烦出在哪里?【生】:困难在物体有形状,有体积,有大小。【师】:是不是我们研究所有的问题都不能克服这些麻烦?例如:研究地球绕太阳公转周期时(地球直径: 1.3104km,地日距
5、离:1.5108km)研究粉笔头从教室的一头抛到教室的另一头走过的路线时我们还用考虑地球和粉笔头的大小和形状吗?【生】:不再考虑【师】:看来,在某些情况下,我们可以忽略物体的大小、形状,把它看成一个有质量的点来研究,这个点物理学上叫做质点。【板书】一、物体与质点1、质点:用来代替物体的有质量的点。【讨论与交流】:1地球是一个庞然大物,直径约为 12800km(半径 6400 km) ,与太阳相距15Xl08km研究地球绕太阳的公转时,能不能把它看成质点?研究地面上各处季节变化时,能不能把它看成质点?2.某同学从家中走 1km 到学校,能不能看作质点?该同学作早操,能不能看作质点?3、研究乒乓球
6、弧圈球时,能不能看成质点?研究乒乓球走过路线,能不能看成质点?【归纳总结】:1、同一物体能否看作质点,要看具体情况。2、当物体的形状和大小对所研究的问题影响很小时,就可以看作质点。3、并不是只有很小的物体才能被看作质点,也不是很大的物体就一定不能被看作质点,关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素4、对于同一物体,能否将其看作质点要视研究的问题而定,例如研究地球的自转时,不可以视地球为质点,研究地球的公转时,就可以视地球为质点【板书】:2、看成质点的条件:当物体的形状和大小对所研究的问题影响很小时,就可以看作质点。3、质点的特点:不是实际存在的,是理想化模型【课堂练习】1、下列
7、关于质点的说法正确的是(AD)A、质点是一个理想化模型,实际并不存在B、因为质点没有大小,所以与几何中的点没有区别C、凡轻小的物体,都可看作质点D、如果物体的大小和形状对所研究的问题属于无关或次要因素,就可以把物体看作质点。2、研究下列运动时,可以把物体看作质点的是 ( BCD )A、做精彩表演的花样滑冰运动员B、参加马拉松比赛的运动员C、研究飞出枪口的子弹运动轨迹时的子弹D、研究绕地球运动一周所用时间的航天飞机【师】:前面我们说静静的山川“坐地日行八万里” ,我们又说房屋、树木是静止的,这些都是相对于其他物体而言的。可见,要描述一个物体的运动情况,首先要选定某个其他的物体作为参考,这个被选作
8、参考的物体,初中时称作参照物,现在我们叫它参考系。【板书】二、参考系1、参考系:在描述一个物体的运动时,选来做标准的假定不动的另一个物体2、特点:任意选取【师】:参考系任意选取,但是选择不同的参考系,物体运动情况相同还是不同?请举例说明。【生】:1、坐车的时候选司机作为参考系自己是静止的,如果选车外的树木作为参考系,自己就是运动的,所以选择不同参考系运动情况不同。2、我们坐在教室里,以教室地面为参考系我们是静止的,以教室里的桌椅为参考系我们也是静止的,所以选择不同参考系运动情况相同。【点评】:选择不同的参考系,物体的运动情况可以相同也可以不同。选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便【
9、板书】3、选择不同的参考系,物体的运动情况可以相同也可以不同。4、选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便【师】:世界百米冠军博尔特百米记录是 9 秒 58,一只蜗牛百米的吉尼斯记录是 19 小时1、现在我要与一位同学百米赛跑,我不直接跟他跑,我跟蜗牛比,我比蜗牛快,这位同学与博尔特比,博尔特快。因而,我比这位同学跑得快。2、一位同学跑百米前五十米与蜗牛比较,后五十米与博尔特比较,前五十米跑得快这样的比较对吗?为什么?【生】:不对,因为是跟不同的物体比较参考,所以这些比较都不正确。【点评】:比较不同物体的运动情况时,或研究同一物体不同阶段的运动时,必须选择同一物体作为参考系。【板书】5
10、、比较不同物体的运动情况时,或研究同一物体不同阶段的运动时,必须选择同一物体作为参考系。【课堂练习】1、以下说法正确的是 ( CD )A、参考系就是不动的物体B、任何情况下,只有地球才是最理想的参考系C、不选定参考系,就无法研究某一个物体是怎么运动的D、同一物体的运动,对不同的参考系可能有不同的观察结果2、两列火车平行地停在一站台上,过了一会儿,甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动,乙车内的乘客发现甲车仍没有动,若以地面为参考系,上述事实说明( D )A甲车向东运动,乙车不动B乙车向东运动,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向东运动【师】:学习了参考系后,我们就能粗略的
11、描述物体的运动状态,但是在实际的生产、生活中,在军事中对物体的位置及位置的变化有更详细的要求,这时就要定量地描述物体的位置和位置变化。为了定量地描述物体的位置和位置变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。【讨论与交流】:1、坐标系的种类有哪些?2、物理上的坐标系与数学上的坐标系的异同。3、坐标系建立的原则是什么?【生】:1、直线坐标系、平面直角坐标系2、物理上的坐标系与数学坐标系的相同点时都有原点和刻度,不同点是物理坐标系有单位和正方向3、使描述简单、方便【总结】:1、描述直线运动的物体的位置变化,可以建立一维直线坐标系;2、描述平面上运动的物体的位置变化,可以建立二维平面直角坐标系;3、描述立
12、体空间内运动的物体的位置变化,可以建立三维立体空间坐标系;4、坐标系必须有原点、正方向和单位长度。【板书】三、坐标系1、种类:直线坐标系 平面直角坐标系空间直角坐标系2、坐标系必须有原点、正方向和单位长度【课堂练习】一个小球从距地面 4 m 高处落下,被地面弹回,在距地面 1 m 高处被接住坐标原点定在抛出点正下方 2 m 处,向下方向为坐标轴的正方向则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是( B )A2 m,2 m,1 mB2 m,2 m,1 mC4 m,0,1 mD4 m,0,1 m解答本题的关键是正确地建立坐标系,并在坐标系中标出各个时刻对应的位置。【自主解答】 根据题意建立如图所示的坐标系,A 点为抛出点,坐标为2 m,B 点为坐标原点,D 点为落地点,坐标为 2 m,C 点为接住点,坐标为 1 m,所以选项 B 正确。小结一、质点:用来代替物体的有质量的点二、参考系:为了确定物体的位置和描述物体的运动而被选作参考的物体或物体系。三、坐标系:为了定量地描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。作业:课本 P12 2、3