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  一、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。

 

  二、三维目标

 

  1.知识与技能

 

  (1)理解质点的概念,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。

 

  (2)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。

 

  (3)会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。

 

  2.过程与方法

 

  (1)体会物理模型在探索自然规律中的作用,让学生将生活实际与物理概念相联系,通过几个具体的例子让学生自主讨论,在讨论与交流中,自主升华为物理概念。

 

  (2)通过参考系的学习,知道从不同角度研究问题的方法,让学生从熟悉的常见现象和已有经验出发,体验不同参考系中运动的相对性,提示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性,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.情感态度与价值观

 

  热爱自然,关心科技,正确方法,科学态度。

 

  三、教学重、难点

 

  (1)重点

 

  1.理解质点的概念;

 

  2.从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念。

 

  (2)难点

 

  1.理解质点的概念

 

  四、教学突破

 

  课前师生收集丰富的图片、视频、文字等资料,联系学生日常生活中身边熟悉的实例,激发学生学习的兴趣,通过老师引导,学生得出有关物理概念,从而使学生乐于探究和思考。

 

  五、教学流程设计

 

  (一)引入课题

 

教师活动

学生活动

(利用多媒体播放一段反映物体运动的视频,雄鹰在空中翱翔,足球在绿茵场上飞滚,连静静的山川也在“坐地日行八万里”……)。请同学们思考回答:这些场景中哪些物体是在运动的?在物理学中,什么叫做机械运动?举例说明。

 

2.对学生的举例分析给予评价,并根据学生的回答进一步总结机械运动的概念。

 

3.指导学生分析视频资料,指出:宇宙中的一切物体都在不停地运动,运动是宇宙间永恒的主题,也是日常生活中常见的现象,诗人可以用飞流直下三千尺,疑是银河落九天,来描绘气势磅礴的瀑布,画家也可以用美丽的画笔描绘出动感十足的情景,那么,我们怎样描绘物体的机械运动呢?即怎样地描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢?

1.学生尝试回忆九年级学过的《运动的描述》,举例说明什么叫做机械运动?如:老师走下讲台(老师对讲桌位置改变),汽车驶过学校(汽车对学校位置改变)等。

 

2.回答:物理学上把一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动。

 

3.听讲,理解什么是位置变化,进一步体会机械运动,做记录。

 

  (二)物体和质点

 

教师活动

学生活动

1.研究物体的运动,首先要确定物体的位置。物体都具有大小和形状,在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的,所以要详细描述物体的位置及其变化,并不是一件简单的事情。(多媒体展示三幅图),在地球绕太阳转动的图片中,地球在绕太阳公转,注意地球同时又在自转,所以地球的各部分离太阳的远近在不断变化。

 

2.分析:地球是一个庞然大物,直径约为12800km,与太阳相距15×108km,也就是说地球直径约是它与太阳距离的万分之一。当我们讨论地球的公转时怎么看待地球?有什么巧妙的方法?

 

3.指导学生讨论。在学生讨论过程中,引导学生想到我们在处理这些问题时,采用科学抽象的方法,即不考虑物体各部分的差异,把物体简化成为没有大小、形状的点,或者说用一个有质量的点来代替物体。

 

4.可见,引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念,使物体的复杂运动转化成点的运动。

 

5.总结得出①质点的定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点,质点具有物体的全部质量。②质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,尽可能把复杂问题简单化,是物理学上经常用到的一种研究问题的方法──科学抽象。

 

6.进一步说明:物理学对实际问题的简化,必须从实际出发,撇开不考虑的(只能是与当前考察无关的因素),和对当前考察影响很小的次要因素。

 1.学生分小组讨论得出:研究地球公转时,由于地球的大小而引起的地球各个部分的差异很小,可以忽略不计,也就是说可以忽略地球的大小,把它视为一个点。 忽略地球的大小和形状把地球看作一个点时,能够忽略地球质量吗?

 

听讲,记录,认真体会,理解引入质点的意义。

 

3.讨论①是不是只有很小的物体才能看作质点?

 

②地球的自转和转动的车轮能否被看作质点?

 

③物理中的“质点”和几何中的点有什么相同和不同之处?

师生共同讨论得出:关于质点简化的条件

 

一个物体能否抽象成质点,并不是取决于物体的形状和体积大小,这要看具体情况而定。

 

①平动的物体一般可以看作质点

 

做平动的物体,由于物体上各点的运动情况相同,可以用一个点代表整个物体的运动,在这种情况下,物体的大小、形状就无关紧要了,可以把整个物体当质点。

 

例如:平直公路上行驶的汽车,车身上各部分的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候,就可以把汽车当作质点。当然,假如我们需要研究汽车轮胎的运动,由于轮胎上各部分运动情况不相同,那就不能把它看作质点了。

 

要注意的是:同一物体在不同情况下有时可看质点,有时不可以看作质点,一列火车从北京开到上海,研究火车的运行的时间,可将火车看成质点,而火车过桥时,计算火车过桥的时间,不可以将火车看成质点。

 

②有转动但转动为次要因素

 

例如:研究地球公转时,可把地球看作质点;研究地球自转时,不能把地球看作质点。

 

③物体的形状、大小可忽略

 

再如:乒乓球旋转对球的运动的较大的影响,运动员在发球、击球时都要考虑,就不能把乒乓球简单看作质点。

 

  (三)参考系

教师活动

学生活动

1.坐在教室里的同学看到其他同学都是静止的,却不知道他们都在绕着太阳在高速运动着,这里面蕴含了什么问题呢?

 

2.让学生观察图11-311-4,阅读图右文字,回答以下问题。

 

①得出什么结论?②就图11-4能否提出一些问题?(例如为什么跳伞者总是在飞机的正下方)

 

小结

 

①参考系是参照物的科学名称,是假定不动的物体。一个物体一旦被选为参考系,就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参照物中去观察物体的运动,即“参考系上长着观察者的眼睛”。

 

②比较两个物体的运动时必须选择同一参照系,比较才有意义。

 

③在运动学中,参考系的选取是任意的,但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时,通常以地面为参考系。例如,描述地面上物体的运动时,通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。

1.思考课本P1211-311-4。并思考观察结果为什么不同?

 

2.认真听老师的分析讲解。

 

3.练习课本P13 练习2

 

4.讨论①小小竹排江中游,巍巍青山两岸走;

 

②月亮在莲花般的云朵里穿行;

 

③坐地日行八万里,巡天遥看一千河。在上述三例中,各个物体的运动分别是以什么物体为参考系的。

 

(四)坐标系

 

教师活动

学生活动

(创设实例:多媒体播放视频刘翔的110m栏。)

 

1.提出问题:怎样定量(准确)人描述车或刘翔所在的位置?

 

2.提示:你的描述必须能反映物体(或人)的运动特点(直线)、运动方向、各点之间的距离等因素。

 

3.总结:①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。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念,是抽象化的参考系。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,如果物体在一维空间运动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能准确表达物体的位置;如果物体在二维空间运动,即在同一平面运动,就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置;当物体在三维空间运动时,则需要建立三维坐标系。

 

①一维坐标:描述物体在一条直线上运动,即物体做一维运动时,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。如图1-1-1所示,若某一物体运动到A点,此时它的位置坐标XA3m,若它运动到B点,则此时它的坐标XB-2m(“-”表示沿X轴负方向)。

 

1—1—1

 

 

②二维坐标:平面直角坐标,描述物体在一平面内运动,即二维运动时,需采用两个坐标确定它的位置。

 

③三维坐标:立体坐标系,描述物体在空间的运动。

 

4.进一步强调要注意以下几点:

 

①坐标系相对参考系是静止的。

 

②坐标的三要素:原点、正方向、标度单位。

 

③用坐标表示质点的位置。

 

④用坐标的变化描述质点的位置改变。

思考。

 

讨论:如果物体在平面上运动(例如滑冰运动员),我们应如何建立坐标系?

 

3.小结:可以建立一个直角坐标系,此时可以用(xy)表示物体的位置。

 

4.学生阅读教材“科学漫步”栏目思考书中提出的问题。

 

 

  (五)巩固练习,交流和小结

 

教师活动

学生活动

出示课堂练习;

 

引导组织学生回顾本节知识;

 

组织各小组成员在相互合作的基础上,进行小结;

 

教师对该堂课的内容进行总结和对学生的总结给予肯定和评价。

按照要求完成课堂练习;

 

根据老师提供的信息回顾本节知识;

 

在相互合作交流的基础上做好书面总结;

 

听老师总结,补充修改自己的书面总结。

 

  五、板书设计

 

11 质点 参考系和坐标系

 

  1.质点

 

  (1)机械运动:一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动。

 

  (2)质点的定义:用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点,质点具有物体的全部质量。

 

  (3)质点简化的条件性

 

  ①平动的物体一般可以看作质点;

 

  ②有转动但转动为次要因素;

 

  ③物体的形状、大小可忽略。

 

  2.参考系

 

  (1)被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系;

 

  (2)同一个物体选择不同的参考系,观察结果可能会有所不同;

 

  (3)比较两个物体的运动时必须选择同一参照系;

 

  (4)参考系的选取是任意的。

 

  3.坐标系

 

  (1)一维坐标;

 

  (2)二维坐标;

 

  (3)三维坐标;

 

  (4)要注意以下几点:

 

  ①坐标系相对参考系是静止的;

 

  ②坐标的三要素:原点、正方向、标度单位;

 

  ③用坐标表示质点的位置;

 

  ④用坐标的变化描述质点的位置改变。

    
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