1. 质点 参考系 空间 时间名师教学实录

璧山中学校教学案

年 级

高2019级

复备人

课题内容

学 科

教材版本

物 理

人教版

主备人

章 节

管昌多

第一章第1节

质点、参考系和坐标系

课标解读及教学设计初稿

复备记录

一、课标解读：(根据最新课程标准解读本课时的知识点、学生应达到的层次。) 1.课标要求：通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

2.课标解读：

（1）质点：理解质点的定义，知道质点是一个理想化物理模型；

（2）参考系：理解参考系的概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述是不可能的；

（3）坐标系：理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。

二、教学设计初稿：

【教学目标】

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，领悟质点概念的提出和分析、建立的过程。

2.知道参考系及坐标系的概念，知道如何选取参考系，并能够用坐标系描述物体的位置和位置的变化。

【教学重、难点】

重点：1．理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法；

2．在研究具体问题时，如何选取参考系。

难点：在什么情况下可以把物体看作质点，即将一个实际的物体抽象为质点的条件。

【知识链接】

在物理学中，突出主要因素，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。

【教学过程】

（一）预习检测

1.你认为什么情况下可以将地球看做质点？

2.你认为坐在向前行驶的汽车里面的人是运动还是静止的？

3.在直线坐标系中，物体的坐标值有正值也有负值，这表示物体的位置有何不同？

（二）新课导入

师：请同学们观看一段录像后思考问题(有关运动的话题)。

(视频展示)《动物世界》中的图像，如：雄鹰、小鸟在空中飞翔，飞机在天空中划过，行星、卫星在宇宙中运行，航天员杨利伟在宇航舱中给地球拍照，汽车在公路飞驰，轮船在海水中搏击海浪。

师：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，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子等。请大家根据刚才观看的录像片，回顾初中学过的机械运动，提出一些关于运动的话题。

学生发言，讲述机械运动。

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。

（三）探究一：物体看做质点的条件

针对上面看过的录像，老师提出问题：请你描述出一些运动，详细描述物体的运动有什么困难? 足球 向前 球体 滚动

雄鹰 向前 翅膀 上下

发现描述物体运动不容易，我们需要了解物体各部分运动的区别吗? 问：可以将问题简化吗？为什么？

要准确描述物体的运动，特别是物体各部分的详细运动情况，并不是一件很容易的事。因为物体本身都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般并不一样。

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。

问题导引1：

以下情况中可以将研究的物体看做质点么？

（1）（B级）在研究动车从重庆站到成都站的运动时间（通常只须精确到“分”），能不能把动车看成质点？在研究整列动车经过一个隧道的时间（隧道长约为1km），能不能把动车看成质点？ （2）（B级）研究一辆汽车在平直公路上的运动，能否把汽车看作质点？要研究这辆汽车车轮的转动情况，能否把汽车看作质点？

（3）（C级）原子核很小，可以把原子核看作质点吗？

学生交流讨论：

（1）在研究动车从重庆站到成都站的运动时间，动车的形状、大小可以忽略，即可以将动车看成质点；但是在研究整列动车经过一个隧道的时间的时候，必须要考动车的长度，因此不能把动车看成质点。

（2）研究一辆汽车在平直公路上的运动，汽车各点的运动情况基本一致，因此可以把汽车看作质点。但是要研究这辆汽车车轮的转动情况，必须要考虑汽车车轮的形状，因此不能把汽车看作质点。

（3）原子核很小，但是在考虑原子核的内部结构时不可以把原子核看作质点。

问题导引2：

（B级）能否把物体看作质点，与物体的大小、形状有关吗？试总结什么情况能够将物体看做质点。

学生交流讨论：

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。

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。

案例分析：

1.（A级）关于质点的以下说法中,正确的是（ AD ）

A.质点是实际存在的理想化模型

B.体积很小的物体可以看成是质点，而体积较大的物体不能看作质点

C.只要物体运动不是很快，就可以把物体看成质点

D.物体的大小和形状可以忽略时，可以把物体看成质点

2.（B级）关于运动的物体能否当做质点，下列说法正确的是（ B ）

A.计算长200 m的火车以20 m/s的速度通过长1 km隧道的时间时，火车可当做质点

B.计算长200 m的火车以20 m/s的平均速率从城市甲到城市乙所用的时间时，火车可当做质点（甲、乙两地相踞720 km）

C.裁判在判断跳水运动员是否完成向前翻腾一周半兼转体三周动作时，运动员可当做质点

D.运动员在主罚直接任意球时，若想踢出香蕉球以避开对方人墙，运动员可将足球当做质点

(四)探究二：参考系的作用

引子：请你设想一下，你和一位同伴正坐在火车中去旅行在飞快地离去，

铁路边的人看到火车中的乘客，而乘客自己却认为自己是静止的；

教师展示F1ash动画课件，动画内容描述为：

两位同学在路边看到急驰而过的一辆小汽车，大声叫喊，

“唉呀!你看他们跑得真快啊!”

车中的人对司机说：“你动了吗?” 引导学生分析片中的对话．为什么路边的同学说车上的人跑得快? 为什么车中的一个人又认为他和司机没有动? 投影教材中的图1．1—3图，让学生自己分析，教师加以引导。

师：平时我们说树木、房屋是静止的，行驶的汽车是运动的，这是以地面作标准来说的。坐在行驶的火车里的乘客，认为自己是静止的，而在车厢里走动的乘务员在运动，他还认为路旁的树木在向后倒退，这些都是以车厢作标准来说的．在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体——参考系。

参考系：

任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。

问题导引：

1.（A级）如何判断物体是运动的还是静止的？

2.（B级）你认为选参考系的原则是什么？选择不同的参考系来观察同一个运动，得到的结果相同吗？

学生交流讨论：

(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。

案例分析：

1.（A级）关于参考系的选择，以下说法中正确的是（

B ）

A.参考系必须选择静止不动的物体

B.任何物体都可以被选作参考系

C.参考系就是不动的物体

D.参考系必须是和地面连在一起的物体

2.（B级）“坐在公共汽车车厢内的人看到窗外另一辆靠得很近的汽车向前开动了，此时这人感到自己的车子在后退，实际上这是错觉，他坐的汽车并没有动”的描述中，所选择的参照物至少有几个？是哪几个？

答案：所选参照物有另一辆汽车，描述自己的车子在后退；但是相对于地面，他坐的汽车并没有动。

（五）探究三：坐标系的建立及应用

有时需要准确地描述某个物体所在的位置，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。

问题导引：

1.（A级）在物理学研究中，如何确定物体的位置以及物体位置的变化？

2.（A级）坐标系如何进行分类？各自对应哪些不同的运动？

学生交流讨论：

要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系。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，则需要建立三维直角坐标系来描述。

案例分析：

1.桌面离地面的高度是0.9 m，坐标系的原点定在桌面上，向上方向为坐标轴的正方向，有A、B两点离地面的距离分别为1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐标分别是（ C ）

A．1 m, 0.5 m B．1.9 m,0.4 m C．1 m,-0.5 m D．0.9 m ,-0.5 m 【课堂小结】

1.物体可以看做质点的条件：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。

2.参考系的选取原则：(1)参考系的选取是任意的； (2)选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样； (3)选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便。

【当堂检测】

1．（A级）下列关于质点的说法中，正确的是（ ）

A．质点就是质量很小的物体 B．质点就是体积很小的物体

C．质点是一种理想化模型，实际上并不存在

D．如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时，即可把物体看成质点

2.（B级）下列说法中，正确的是（ ）

A．质点一定是体积极小的物体

B．当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，可以把火车视为质点

C．研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论研究哪方面问题，自行车都不能视为质点

D．地球虽大，且有自转，但有时仍可被视为质点

3.（A级）关于机械运动和参考系，以下说法正确的有（ ）

A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参考系

B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参考系

C. 一定要选固定不动的物体为参考系 D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参考系

4．（B级）一物体从O点出发，沿东偏北30度的方向运动10 m至A点，然后又向正南方向运动5 m至B点。（sin30°=0.5）

（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹；

（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标。

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