10_《質點參考系和坐標系》教案（奧教版必修1）

1、1.1質點參考系和坐標系一、三維目標1知識與技能：（1）理解質點的概念，知道它是一種科學的抽象，知道科學抽象是一種普遍的研究方法。（2）理解參考系的選取在物理中的作用，會根據實際情況選定參考系。（3）會用坐標系描述物體的位置和位置的變化。2過程與方法：（1）體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學生將生活實際與物理概念相聯系，通過幾個具體的例子讓學生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。（2）通過參考系的學習，知道從不同角度研究問題的方法，讓學生從熟悉的常見現象和已有經驗出發(fā)，體驗不同參考系中運動的相對性，提示參考系在確定物體運動時客觀存在的必要性和合理性，促使學生形成勤于觀察、勤于思

2、考的習慣，提高學生自主獲取知識的能力。3情感態(tài)度與價值觀：熱愛自然，關心科技，正確方法，科學態(tài)度。二、重點、難點重點：質點概念的理解，如何選取參考系。難點：什么情況下可以把物體看成質點。三、教具液晶投影機、筆記本電腦、三角尺。四、教學過程（一）引入1觀看一段反映物體運動的動畫，然后思考問題。雄鷹在空中翱翔，足球在綠茵場上飛滾，連靜靜的山川也在“坐地日行八萬里”，宇宙中的一切物體都在不停地運動，運動是宇宙間永恒的主題，也是日常生活中常見的現象，詩人可以用“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”，來描繪氣勢磅礴的瀑布，畫家也可以用美麗的畫筆描繪出動感十足的情景，那么作為我們未來的科學家，我們怎樣描繪物體

3、的機械運動呢？（二）參考系關于機械運動，同學們肯定有許多的看法，下面我們一起來圍繞幾個常見的場景進行討論。（1）坐火車旅行圖片（2）飛機投彈圖片（3）地球繞太陽轉動圖片請同學們設想一下，你和一位同伴正坐在這輛火車上，鐵路邊的人看到火車中的乘客是什么情景，而同伴認為你是怎樣的。地面上的人觀察跳傘運動員運動是怎樣的下落情況，而飛機駕駛員看跳傘運動員是怎樣下落的。地球在繞太陽轉動，而我們卻沒感覺到這又是為什么。雖然說物體的運動是永恒的，但在描述某一物體的位置隨時間的變化，卻又總是相對于其它物體而言的，這便是運動的相對性?？磥?，要描述一個物體的運動即位置隨時間的變化，首先要選定“某個其它物體”做參考，

4、然后再觀察研究對象相對于這個選定物體的位置是否隨時間變化以及怎樣變化。象以上分析的，用來做參考的物體稱為參考系。思考：1敦煌曲子詞中有這樣的詩句：“滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行。”其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參考系分別是什么？2坐在美麗的校園內學習毛澤東的詩句“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”時，我們感覺是靜止不動的。這與詩句里的描述是否矛盾？說明理由。3描述一個物體的運動時，參考系：_A可以任意選取 B是一定的4選擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動時，其結果：_A一定不同 B可能不同 C一定相同由于運動描述的相對性，凡是提到運動，都應該弄清楚它是相對哪

5、個參考系而言的，要比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系，比較才有意義！參考系選擇得當就會使問題研究變的簡潔、方便！比如，一個星際火箭在剛發(fā)射時，主要研究它相對于地面的運動，所以把地球選作參考系，但是，當火箭進入繞太陽運行的軌道時，為了研究的方便，便將太陽選作參考系。為研究物體在地面上的運動，選地球作參考系最方便。再如，初中有這一問題，有一隊伍正在勻速前進，通訊員從隊尾勻速行至隊首，再從隊首行至隊尾，求時間。這一問題我們選擇隊伍作參考系就非常方便。因此，選擇參考系是研究問題的關鍵之一。（二）質點知道了物體運動的相對性之后，我們再來研究物體相對于參考系的運動情況。還是看剛才的三幅圖。在地球繞

6、太陽轉動的圖片中，地球在繞太陽公轉，注意地球同時又在自轉，所以地球的各部分離太陽的遠近在不斷變化，可見要準確地描述物體的運動，并不是一件容易的事。分析：當我們討論地球的公轉時怎么看待地球？有什么巧妙的方法。地球是一個龐然大物，直徑約為12800km，與太陽相距1.5×108km，也就是說地球直徑約是它與太陽距離的萬分之一。學生：因此，研究地球公轉時，由于地球的大小而引起的地球各個部分的差異很小，可以忽略不計，也就是說可以忽略地球的大小，把它視為一個點。忽略地球的大小和形狀把地球看作一個點時，能夠忽略地球質量嗎？（質量是物體的固有屬性）剛才，同學們其實已經做了一件偉大的事，什么偉大的事

7、呢，在研究某一問題時，對結果影響非常小的因素把它忽略掉，突出研究對象的主要方面，這是一種科學抽象，物理學中稱之為物理模型。例如，剛才研究地球公轉時把地球本身的大小、形狀忽略不計，突出地球具有質量，而把地球簡化為一個有質量的點就是建立了物理模型，物理學中稱這種不考慮物體的大小和形狀，而突出物體具有質量的點，稱為質點。于是，對實際物體運動的描述就轉化為對質點運動的描述。那么，如果研究地球自轉，考查地球上各點的運動，還可以把地球看作質點嗎？為什么？不能，因為地球上各點的運動情況不一樣。又如，研究火車在沿平直軌道運動時，可以把火車看作質點嗎？研究火車過橋呢？研究火車車輪上各點的運動情況呢？這些情況下能

8、把火車看作質點嗎？那么什么情況下可以把物體看作質點，質點又有哪些特征？1一個物體能否被看作質點，取決于它的大小和形狀在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質量的多少和運動速度的大小無關。2一個物體能否被看作質點，取決于所研究問題的性質，即使是同一個物體，在研究的問題不同時，有的情況下可以看作質點，而有的情況可能不可以看作質點。3質點是沒有大小，沒有形狀，具有物體全部質量的點。 4質點是一種科學抽象，是一種理想化的模型。思考：1下列關于質點的說法中，正確的是（ C ）A體積很小的物體都可看成質點B質量很小的物體都可看成質點C不論物體的質量多大，只要物體的尺寸跟物體間距相比甚小時，就

9、可以看成質點D只有低速運動的物體才可看成質點，高速運動的物體不可看作質點2在以下的哪些情況中可將物體看成質點（ A C ）A 研究某學生騎車回校的速度B 對這位學生騎車姿勢進行生理學分析C 研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡D 研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面3在以下的哪些情況中可將物體看成質點在處理（ B D ）A研究一端固定可繞該端轉動的木桿的運動時，此桿可作為質點來處理B在大海中航行的船要確定它在大海中的位置，可以把它當做質點來處理C研究雜技演員在走鋼絲的表演時，雜技演員可以當作質點來處理D研究地球繞太陽公轉時，地球可以當作質點來處理。（三）坐標系如果一個可以看作質點的物體沿

10、直線運動，怎樣定量描述物體的位置變化呢？為了定量地描述物體的位置及位置的變化需要在參考系上建立適當的坐標系，如果物體在一維空間運動，即沿一條直線運動，只需建立直線坐標系，就能準確表達物體的位置；如果物體在二維空間運動，即在同一平面運動，就需要建立平面直角坐標系來描述物體的位置；當物體在三維空間運動時，則需要建立三維坐標系。其三要素是：原點、正方向和單位長度。例1：如圖所示，桌面離地面的高度是0.8m，坐標系原點定在桌面上，設豎直向下為坐標軸的正方向，A、B離地面的高度分別是1.3m、0.4m，問A、B的坐標應該是多少？例2：如圖所示，一輛汽車從市民廣場的鐘樓出發(fā)沿人民路駛向孩兒巷和更俗劇場方向，我們怎樣描述汽車的位置隨時間的變化？鐘樓12：00人民路 孩兒巷12：09更俗劇院12：14端平橋12：07和平橋12：03同學們認為怎樣確定坐標系的坐標軸、原點、正方向和單位長度呢？對質點的直線運動，一般選質點運動軌跡為坐標軸，質點運動的方向為坐標軸正方向，選取質點