质点 参考系和坐标系课堂实录优秀版word资料Word格式.docx
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机械运动:
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。
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?
困难在物体有形状,有体积,有大小。
是不是我们研究所有的问题都不能克服这些麻烦?
×
104km×
108km)
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?
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,与太阳相距1.5Xl08km.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?
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做质点,也不是很大的物体就一定不能被看做质点,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,能否将其看做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
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做为参考,这个被选作参考的物体,初中时称作参照物,现在我们叫它参考系。
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
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。
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.
【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?
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、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。
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
学习了参考系后,我们就能粗略的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。
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。
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
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,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 )
A.2m,-2m,-1m
B.-2m,2m,1m
C.4m,0,1m
D.-4m,0,-1m
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1-1-2所示的坐标系,A点为抛出点,坐标为-2m,B点为坐标原点,D点为落地点,坐标为2m,C点为接住点,坐标为1m,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P122、3
质点、参考系和坐标系教学设计
襄阳四中高一物理组沈冬
整体设计
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,又要建立坐标系.质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识,所以本教学设计是逐步展开的.
本课程的教学设计要解决两个问题:
一是通过在教学中创设多样的问题情景,引导学生讨论并总结质点的概念;
二是合作探究引入参考系和坐标系的意义,以及如何建立合适的参考系和坐标系,然后介绍全球卫星定位系统,让学生了解信息,拓展视野.
一、教学目标
1.知识与技能:
(1)理解质点的概念.能明确物体在什么情况下可以看作质点.
(2)知道参考系的概念.知道选取参考系时,要考虑到使运动的描述尽可能简单.
(3)知道坐标系的概念.能够用坐标系描述物体的位置和位置的变化.
2.过程与方法:
(1)领悟质点概念的提出和分析、建立的过程
(2)了解物理学研究中物理模型的特点,初步掌握科学抽象这种研究方法
(3)通过数形结合的学习,认识数学工具在物理学中的作用
3.情感态度与价值观:
(1)通过学生的观察、探究体验,使学生保持对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常
生活中的物理学道理
(2)通过小组讨论,培养学生相互合作、共同探索的团队精神,并使学生学会合作与交流,逐步形成严谨求实的科学态度
(3)体验物理学研究问题的方法——科学抽象,养成正确处理问题的方法,学会在研究问
题中突出主要矛盾的哲学价值观
二、教学重点、难点
1.教学重点及其教学策略:
重点:
质点概念的理解、参考系的选取、坐标系的建立
教学策略:
通过观察、思考、讨论和实例分析来加深理解。
2.教学难点及其教学策略:
难点:
理想化模型——质点的建立,及相应的思想方法
通过问题的讨论,在原有认知水平上进一步深化拓宽,达到认知的螺旋上升,攻克难点
三、教学资源
1.演示器材:
铁环,竹蜻蜓,纸飞机
2.课件:
PPT
3.图片资料
4.多媒体教学设备一套。
四、课时安排
1课时
五、教学过程
[新课导入]
动画图片展示,生活中有各式各样的运动.
老师:
转动的地球,飞翔的小鸟,奔驰的火车……诗中有“坐地日行八万里”,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、分子等.请大家回顾初中学过的机械运动,想想生活中的运动
学生:
一切物体都在运动
运动是绝对的,静止是相对的
怎么感觉不到自己的运动
教师总结学生发言,讲述机械运动.
简称“运动”.指物体与物体间或是物体的一部分和另一部分间相对位置随时间发生改变的过程,是最基本、最简单、最普遍的运动形式.机械运动是空间位置随时间变化的体现.这里涉及到空间和时间的问题.
老师:
古希腊杰出的哲学家、科学家、圣贤——亚里士多德曾说过“不了解运动,就不了解自然”,而对自然的认识和探索是人类的本能愿望,伴随着人类的发展.现在,我们每个人都可以把自己想象成科学的开路者,去探索运动的秘密吧.
指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提问:
怎样认识运动?
谁的运动?
——研究对象怎么运动?
——运动描述为什么?
——揭示规律
文学家、艺术家采用形象的手法。
“凌云戏月游银汉,转瞬翔天过太空”,短短一两句话就勾勒出航天飞船的雄姿。
画家几个线条就给我们运动的感觉。
科学家怎样描述物体的运动呢?
著名物理学家海森伯曾说过:
“为了理解现象,首要条件就是引入适当的概念。
只有借助于正确的概念,我们才能真正知道观察到了什么。
”本节学习描述运动的一些基本概念.
学生通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的,要研究物体的运动首先从学好这些基本概念入手.
教师演示1将课前准备好的铁环向前滚出.提问:
铁环在滚动的过程中有什么特点?
一边转动,一边前进.
教师演示2教师将漂亮的竹蜻蜓双手一搓,竹蜻蜓便飞到学生中间.
竹蜻蜓的运动跟铁环的运动一样吗?
它又有什么特点?
学生合作讨论得到结果:
既有向前的飞行,又有自身的转动.
教师演示3将纸飞机向前仍出.
向前飞,无转动.
教师提出问题:
自然界物体的运动是多种多样的,要想详细而准确地描述物体上各部分的运动,并不是一件容易的事.
根据刚才的演示实验和生活经验思考,描述物体运动的困难和麻烦出在哪里?
展示图片,学生思考后指出:
物体的大小和形状给研究带来了困难.
教师:
能不能克服这些麻烦呢?
列举:
有些有车载GPS系统的车辆被盗,警方定位时,需要考虑汽车的大小和形状吗?
据报道,“神舟”十号飞船长23m,最大直径2.9m.升空后,显示在指挥部荧光屏上的是什么样子?
科学家研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时,需要考虑它本身的大小和形状吗?
没必要考虑.
实际上,我们有时已经是忽略了一些影响小的因素而只考虑主要因素.(次要:
大小,形状.主要:
质量---本质属性)
引入质点:
用来代替物体的有质量的点.根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽略次要因素,建立一种理想化的模型,使复杂问题得到简化,这是一种重要的科学研究方法.
学生讨论
108km.研究地球绕太阳的公转时,能不能把它看成质点?
2.火车从襄阳到武汉,讨论火车运行时间,火车可以看作质点吗?
还是这列火车,讨论它出站时间,可以当作质点吗?
3.撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目,一般来说可以把撑杆跳运动分为如下几个阶段:
助跑、撑杆起跳、越过横杆.讨论并思考后回答,在下列几种情况下运动员能否被看作质点,从中体会质点模型的建立过程.
(1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时,能否将运动员看成质点?
(2)分析运动员的助跑速度时,能否将其看成质点?
(3)测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时,能否将其看成质点?
教师提问后,引导学生对质点进行小结:
1.质点是一种科学抽象,是一种理想化的模型.
2.质点是对实际物体的近似,这也是物理学中常用的一种重要的研究方法.
3.一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关.
4.一个物体能否被看作质点,取决于所研究问题的性质.即使是同一个物体,在研究的问题不同时,有的情况下可以看作质点,而有的情况可能不可以看作质点.
将物体看作质点的条件:
阅读课本火车及地球两段,引导学生总结
(1)平动的物体往往可以看作质点,一般研究物体的转动时不能把物体看作质点.
(2)物体有转动,但物体的转动不是我们所要研究的主要问题时,物体本身的形状和大小已变成了次要因素.
(3)物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时,不能把物体看作质点,如研究火车过桥的时间时就不能把火车看作质点.
师生活动:
找一位同学站到讲台前面,站好不动.教师从讲台一侧走向另一侧,同时问该同学:
“我是静止的还是运动的?
”
第二次与该同学并排同速走动,再次询问:
“我是运动的吗?
再问坐在教室里的其他同学。
教师设疑:
为什么对于同一物体的同一状态,关于运动和静止的说法不一样呢?
学生合作讨论后回答:
是因为观察的角度即所选参考系不同.
自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的;
运动是绝对的.运动又具有相对性.因此,要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体作参考,观察物体相对于这个物体的位置是否随时间变化,以及怎样变化.
描述物体的运动时,另外选来作为标准的物体,称为参考系.
课堂讨论:
下述物理过程中选择什么为参考系较恰当?
20XX年,欧洲的火星快车飞船顺利地将“猎兔犬”2号火星登陆车投放至火星表面.从地球表面向火星发射火星探测器的过程中,若要研究探测器的运动情况,各应选择什么为参考系?
一跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,则直升机相对于地面的运动情况是怎样的?
匀速飞行的飞机空投物资,地面上的人看它的轨迹什么样?
飞机上的人呢?
教师平抛一物体作演示
教师小结:
(1)运动和静止都是相对于参考系的.
(2)参考系的选取是任意的.
(3)选择不同的参考系,观察的结果可能不一样,也可能一样.
(4)选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便.
(5)比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系才有意义.
教师提问:
假设你在学校的樱花大道上,沿南北方向笔直地奔跑,如果要问你到了哪里,我们会怎样表示呢?
我们可以选择大家所熟悉的标志(比如篮球框)作为参考,说明你的位置。
那么能否借助数学方法呢?
数轴
一般说来,为了定量地描述物体的位置变化,需要在参考系上建立适当的坐标系(coordinate
system)。
用坐标值来表示物体的位置。
提问:
如何选择坐标轴和正方向?
如何选坐标原点?
如何确定坐标轴上的刻度值?
对质点的直线运动,一般选质点的运动轨迹为坐标轴,质点运动的方向为坐标轴的正方向,选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点.
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,则需要建立三维直角坐标系来描述.如地理上用纬度和经度来确定某个地点.在军事、大地测量等领域常采用全球卫星定位系统(GPS)来确定方位.
板书设计:
第一节
质点参考系和坐标系
一、质点
1、定义:
用来代替物体的有质量的点叫质点。
2、实物简化为质点的条件:
物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计。
理想模型:
抓住主要特征,忽略次要因素
说明:
质点就是一个理想模型。
1、选来作为标准的另外的物体叫做参考系。
2、选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同。
3、选择的原则:
观测方便和使运动的描述尽可能简单
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.
1.1质点参考系和坐标系教案
[教学目标]
一、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。
二、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,揭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。
三、情感态度与价值观:
[教学过程]
一、导入新课
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”……。
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。
李白用“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,来描绘气势磅礴的瀑布。
画家也用美丽的画笔描绘出动感十足的情景。
那么作为我们未来的科学家,我们怎样描绘物体的
机械运动呢
二、新授内容
在某些情况下,在研究物体的运动时,不考虑其形状和大小,把物体看成是一个具有质量的点,这样的物体模型称为“质点”。
1.物理学中的理想化方法、理想化模型
物理学的研究对象受许多因素的影响,如果同时考虑这诸多因素,那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。
物理学及其他许多学科,都是把非本质的次要因素找出来,加以剔除,而把本质的起主要作用的因素突出出来,在此基础上进行概括抽象,把十分复杂的问题归结为比较简单的问题进行研究,这就是物理学研究中的理想化方法。
用这种方法建立起来的为代替研究对象而想象出的模型就叫做理想化模型,如“质点”就是一个典型的理想化模型。
研究问题时用质点代替物体,可不考虑物体上各点之间运动状态的差别。
注意:
真正的质点是不存在的;
可看成质点的物体往往并不很小,因此不能把它和微观粒子如电子等混同起来。
2.质点是只有质量而无大小和形状的点;
质点占有位置但不占有空间。
3.物体能简化为质点的条件:
①平动的物体通常可视为质点.平动,就是物体上任意一点的运动与整体的运动有相同特点的运动,如水平传送带上的物体随传送带的运动。
②有转动,但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。
如汽车在运行时,虽然车轮转动,若我们关心的是车辆整体的运动快慢,故汽车可看成质点。
③物体的大小和形状对所研究运动的影响可以忽略不计时,不论物体大小如何,都可将其视为质点。
【讨论】物理中的“质点”与几何中的“点”的有何异同?
参考答案:
(1)相同点:
都是没有形状和大小的点。
(2)不同点:
物理中的“质点”是一个科学抽象的“理想模型”,忽略其大小及形状,但是有质量。
看成质点的物体,体积可能很大(如公转中的地球),也可能很小(如运动的电子)。
几何中的“点”是绝对的,无大小、形状和质量,仅表示在空间的位置。
为了研究物体的运动,被选来做参考的其他物体称为“参考系”。
对参考系的理解:
(1)运动是绝对的,静止是相对的。
一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系而言的。
(2)参考系的选取可以是任意的。
(3)判断一个物体是运动还是静止,如果选择不同的物体作为参考系,可能得出不同的结论。
(4)参考系本身既可以是运动的物体也可以是静止的物体,在讨论问题时,被选为参考系的物体,我们常假定它是静止的。
(5)要比较两个物体的运动情况时,必须选择同一个参考系。
有了参考系,才能确定物体的位置,并且假设参考系是不运动的;
选定了参考系后,才能知道和研究物体的运动;
参考系选得不同,对同一个物体的运动作出的结论也不同;
研究地面上物体的运动时,通常取地面或相对地面不动的物体做参考系。
【思考一】如何选择参考系?
解答:
参考系的选择是可以任意的,
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