高中物理 必修第1冊(cè)0903高一【物理(人教版)】質(zhì)點(diǎn)+參考系-教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息課例編號(hào)2020QJ10WLRJ002學(xué)科物理年級(jí)高一學(xué)期第一學(xué)期課題質(zhì)點(diǎn)參考系教科書書名：普通高中教科書《物理》必修第一冊(cè)出版社：人民教育出版社出版日期：2019年6月教學(xué)人員姓名單位授課教師魏華北京市第四中學(xué)指導(dǎo)教師李靖劉文慧北京市第四中學(xué)北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：了解質(zhì)點(diǎn)的含義。知道將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件，能將特定實(shí)際情境中的物體抽象成質(zhì)點(diǎn)。經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)的建構(gòu)過(guò)程，初步體會(huì)建構(gòu)物理模型的思維方式，認(rèn)識(shí)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。了解參考系的概念及其對(duì)描述物體的意義。結(jié)合實(shí)例，了解不同參考系中對(duì)同一運(yùn)動(dòng)的描述可能不同，體會(huì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性和絕對(duì)性。教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)概念的建立、參考系的概念及其對(duì)描述物體運(yùn)動(dòng)的意義教學(xué)難點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)概念的建立教學(xué)過(guò)程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)環(huán)節(jié)一問(wèn)題引入環(huán)節(jié)二建構(gòu)質(zhì)點(diǎn)的概念環(huán)節(jié)三參考系的概念環(huán)節(jié)四課堂小結(jié)環(huán)節(jié)五作業(yè)環(huán)節(jié)一問(wèn)題引入——如何準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng)1．本章內(nèi)容概述：【師】今天起，我們正式開始學(xué)習(xí)高中物理知識(shí)了！我們從哪兒開始學(xué)習(xí)呢？物理學(xué)史上，大家公認(rèn)的，“物理學(xué)的創(chuàng)立就是從研究運(yùn)動(dòng)開始的”。所以我們的學(xué)習(xí)也從運(yùn)動(dòng)開始，這里面需要解決兩件事：一是描述物體的運(yùn)動(dòng)，二是研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，前者就構(gòu)成了《運(yùn)動(dòng)學(xué)》，后者就構(gòu)成了《動(dòng)力學(xué)》，這兩個(gè)問(wèn)題也就是我們整本書《必修1》要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。2．機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定義【師】第一章，就是關(guān)于運(yùn)動(dòng)的描述。運(yùn)動(dòng)一詞在中文里有很多含義，我們這里說(shuō)的運(yùn)動(dòng)，其實(shí)也是初中我們提到的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。【師】同學(xué)們，你知道什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)嗎？

【生】機(jī)械運(yùn)動(dòng)指的是物體的空間位置隨時(shí)間的變化的運(yùn)動(dòng)，它也是自然界最簡(jiǎn)單、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，叫作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。3．問(wèn)題引入視頻1：玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹【師】生活中隨處可見運(yùn)動(dòng)的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹……同學(xué)們，你們思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題嗎：我們?nèi)绾螠?zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng)呢？【師】描述運(yùn)動(dòng)不容易：老鷹拍打著翅膀在空中翱翔時(shí)，身體向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)它的翅膀上下運(yùn)動(dòng)、小腦袋還左右擺動(dòng)，汽車向前行駛，它的車輪還在轉(zhuǎn)動(dòng)，每一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)都是很復(fù)雜的！那么困難和麻煩出在哪里？因?yàn)槿魏挝矬w都有一定的大小和形狀，物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般說(shuō)來(lái)并不一樣?！編煛咳绾谓鉀Q這個(gè)困難和麻煩？能否將問(wèn)題簡(jiǎn)化？環(huán)節(jié)二建構(gòu)質(zhì)點(diǎn)的概念1.舉例說(shuō)明物體可以看作“點(diǎn)”的條件【視頻2】俯看汽車沿湖旁小路的行駛【師】如果我們只是關(guān)注這輛車的運(yùn)動(dòng)軌跡，或者只關(guān)心它從某地至另外一個(gè)地方用的時(shí)間，車的大小、形狀等等也就不重要了。在這種情況下，我們完全可以把它簡(jiǎn)化成一個(gè)小方塊、或者直接處理為一個(gè)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)的描述得到了簡(jiǎn)化！這就是我們?cè)谘芯窟\(yùn)動(dòng)之前首先要做的一件事，根據(jù)研究問(wèn)題，忽略物體大小形狀，將它簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理！類似的例子：比如跑步——一個(gè)非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，但每次跑完后，我們看著跑步軟件上記錄下來(lái)的過(guò)程，我們都很有成就感，即使在地圖上，我們只是被簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)?。ㄒ曨l3）【師】請(qǐng)同學(xué)們思考，哪些情況下，可以把物體看成一個(gè)點(diǎn)？請(qǐng)舉例說(shuō)明。觀點(diǎn)1：“只要物體體積比較小，研究它的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就能把它看成一個(gè)點(diǎn)”。這個(gè)觀點(diǎn)你同意嗎？舉例、視頻4：研究球的旋轉(zhuǎn)、落點(diǎn)、彈起后的走向時(shí)，顯然不能把它看成一個(gè)點(diǎn)，小小乒乓球里有大大的學(xué)問(wèn)！觀點(diǎn)2：“研究體積大的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能將它看成一個(gè)點(diǎn)”這個(gè)觀點(diǎn)你同意嗎？視頻5：地球，足夠大，研究自轉(zhuǎn)時(shí)，顯然不能看成一個(gè)點(diǎn)；但是，如果研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)呢？視頻6：其實(shí)地球大小不到日地間距的萬(wàn)分之一，這個(gè)圖本身是放大了地球！如果按圖中的日地間距，基本看不見地球了——它就是一個(gè)點(diǎn)！我們研究地球公轉(zhuǎn)，完全可以忽略其自轉(zhuǎn)，可以忽略地球大??！【師】通過(guò)上述實(shí)例，你能總結(jié)出“研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，能將物體看成一個(gè)點(diǎn)”的條件嗎？視頻7：列車在平直軌道上行駛，盡管它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及車輪的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜，但如果我們只關(guān)心列車整體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，就可以不考慮各部分的運(yùn)動(dòng)差異，而用一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替?！窘Y(jié)論1】當(dāng)物體的大小、形狀對(duì)研究問(wèn)題沒有影響時(shí)，可以忽略大小、形狀而把它看作一個(gè)點(diǎn)。評(píng)：物理學(xué)中，“突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素”——這是在研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)，常用的一個(gè)科學(xué)方法！動(dòng)畫：小木塊沿長(zhǎng)木板的下滑【師】小木塊從墊高的長(zhǎng)木板一端滑下。請(qǐng)大家想一想，小木塊上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況有什么特點(diǎn)？【師】我們可以在小木塊上任意選擇兩點(diǎn)來(lái)研究：將初末位置標(biāo)出來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)小木塊上的各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向、距離的長(zhǎng)短是完全相同的，這種運(yùn)動(dòng)我們稱為平動(dòng)。既然每個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)都相同，當(dāng)然可以用任意一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)代替物體的運(yùn)動(dòng)了！【結(jié)論2】物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)完全相同，整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。2.質(zhì)點(diǎn)的概念【師】質(zhì)點(diǎn)的概念：這里的點(diǎn)，不是簡(jiǎn)單意義上的幾何中的點(diǎn)，它還代表著物體，我們將物體的質(zhì)量賦予這個(gè)點(diǎn)，我們就得到了高中學(xué)習(xí)中的第一個(gè)重要概念，質(zhì)點(diǎn)【板書】質(zhì)點(diǎn)：在某些情況下，可以忽略物體的大小和形狀，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)具有質(zhì)量的點(diǎn)，這樣的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)（masspoint)?！編煛孔⒁猓哼@個(gè)一個(gè)理想模型——物理學(xué)是要研究自然界物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但自然界物質(zhì)種類繁多、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)綜復(fù)雜、相互作用各具特色，幾乎每個(gè)具體問(wèn)題都會(huì)牽涉到許多因素，因此為了達(dá)到對(duì)事物本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，必須根據(jù)所研究的對(duì)象和問(wèn)題的特點(diǎn)，把次要的、非本質(zhì)的因素舍棄，提取主要的本質(zhì)的因素，這就是抽象的方法。物理模型就是重要的抽象方法之一！對(duì)于物理學(xué)中具有普遍意義的基本規(guī)律、基本理論的建立起著不可替代的作用。比如我們?cè)诟咧械膶W(xué)習(xí)的很多力學(xué)知識(shí)都是針對(duì)質(zhì)點(diǎn)才成立的。以后，我們就不再區(qū)分物體和質(zhì)點(diǎn)了。一個(gè)物體可看作質(zhì)點(diǎn)的條件，簡(jiǎn)而言之，由所研究的問(wèn)題決定。3.概念應(yīng)用視頻8：2019年七十周年國(guó)慶閱兵——空中護(hù)旗梯隊(duì)【師】空中護(hù)旗梯隊(duì)中的直升機(jī)在什么情況下可以看成質(zhì)點(diǎn)？什么情況下不能看成質(zhì)點(diǎn)？【生】研究直升機(jī)通過(guò)天安門廣場(chǎng)的時(shí)間，完全可以把它看作質(zhì)點(diǎn)！但是如果想要研究螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，顯然就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)了，對(duì)嗎！視頻9：2019年七十周年國(guó)慶閱兵——閱兵方陣【師】每次看這段，都能油然而升一種自豪感，人民的軍隊(duì)，紀(jì)律嚴(yán)明、戰(zhàn)斗力強(qiáng)，士兵士氣高昂！請(qǐng)問(wèn)：研究閱兵方陣整體運(yùn)動(dòng)時(shí)，能把方陣看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)嗎？【生】當(dāng)然可以。雖然每一位戰(zhàn)士每走一步，身體上上下下、各個(gè)部位都有不同的運(yùn)動(dòng)，非常復(fù)雜，但是我們?nèi)绻芯糠疥嚨恼w運(yùn)動(dòng)，完全可以用一個(gè)點(diǎn)來(lái)代替！太齊了！環(huán)節(jié)三參考系的概念1.參考系的概念【師】看完剛才兩個(gè)視頻之后，我再問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題，閱兵方陣中的每一名士兵是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？護(hù)旗梯隊(duì)中的每一架直升機(jī)是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？【生】每一名士兵一步一步、有力的踏在長(zhǎng)安街上，他當(dāng)然是運(yùn)動(dòng)的，但每一名戰(zhàn)士的動(dòng)作是如此規(guī)范、如此整齊，彼此之間幾乎是完全一樣的動(dòng)作，從這層意義上說(shuō)，相互之間又是相對(duì)靜止的；護(hù)旗的直升機(jī)也是如此，他們組成“70”的字樣，平穩(wěn)地飛過(guò)天安門上空，這是經(jīng)過(guò)千百次訓(xùn)練而成，相互之間的距離、高度幾乎是不變的，相對(duì)是靜止的！在這里，相對(duì)地面在運(yùn)動(dòng)，相對(duì)戰(zhàn)友、直升機(jī)靜止，這里的地面、戰(zhàn)友、直升機(jī)我們描述運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定要事先說(shuō)明的“參考系”【師】同學(xué)們，你還記得什么是參考系嗎？【生】為描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，選定某個(gè)其他物體做為參考，叫作參考系（referenceframe)?！編煛课覀兘?jīng)常說(shuō)運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，但描述某個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，這一定是相對(duì)某一個(gè)參系而言的，從這層意義上說(shuō)，運(yùn)動(dòng)又是相對(duì)的！這就是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。2.概念應(yīng)用視頻10：經(jīng)典電影《閃閃的紅星》的插曲【師】“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”——為什么青山會(huì)走呢？【生】這個(gè)“走”是相對(duì)的，是相對(duì)于竹排、相對(duì)于兩個(gè)主人公；竹排呢，江水其實(shí)是流動(dòng)的，竹排相對(duì)于江水也是運(yùn)動(dòng)，我們看到主人公在劃著漿，所以他感受到的竹排江中游又是以江水為參考的！【師】非常美妙的歌聲，蘊(yùn)含著深刻的物理知識(shí)！類似的歌詞很多，大家能找到一兩首嗎？視頻11：跳傘運(yùn)動(dòng)員?！編煛刻嘛w機(jī)，沒打開傘，他在空中張開雙臂，努力使自己平穩(wěn)下來(lái)，但視頻中，他怎么還能往上飛？還倒著飛……這是什么原因呢？【生】其實(shí)我們看到的這個(gè)畫面，一定是另一個(gè)手持?jǐn)z像機(jī)的伙伴拍攝的，所以我們看到的運(yùn)動(dòng)，都是以攝像機(jī)和攝像人員為參考系的，是相對(duì)的圖片：小明在做什么運(yùn)動(dòng)？【師】我們選用不同的參考系后，同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)完全不同，比如看這個(gè)漫畫中的情景。人（小明）從飛機(jī)上跳下后，由于慣性，他會(huì)在下落的同時(shí)往前飛，所以從地面上的人看小明，運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線，而飛機(jī)上的人看他呢？【生】從圖片上看到，小明始終在飛機(jī)的正下方，所以飛機(jī)上的人看小明時(shí)，是以飛機(jī)為參考系，他認(rèn)為小明是沿直線下落的。【師】選擇不同的參考系來(lái)觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果有所不同。參考系選取得當(dāng)，會(huì)使問(wèn)