物理学与人类文明教学实录

第一章

运动的描述

1.1 质点 参考系和坐标系教案

1、教材分析

本节内容开篇就提出全章的教学目标：研究“怎样描述物体的机械运动”。在通常的运动过程中，“不同部位的运动情况是不相同的”，从而“给描述运动带来了困难”，解决问题的关键是“能否用一个点来代替物体”。让学生通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点。要研究物体位置的变化问题，首先必须解决位置确定问题，本节教科书从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念，这涉及物理学研究的一般性的科学方法：解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的方法。本节是高中学生学习物理的起始章节，激发学生的学习兴趣是教师在教学中应该注意的主要问题，教学内容看起来似乎浅显，但其中蕴涵着许多学生在初中学习时很少接触过的方法。

2、教学目标

知识与技能

1、理解质点的概念，知道将一个物体抽象为质点的条件。

2、知道参考系的概念。理解参考系的选取在物理中的作用。

3.认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用。

过程与方法

1.体会物理模型在物理学研究中的作用，初步掌握科学抽象理想化模型的方法。

2.通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法。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.体会用坐标方法描述物体位置的优越性，增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力.

情感态度与价值观

1、渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。

2、渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想，帮助学生建立辩证唯物主义的世界观。

3、教学重点

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。

3、如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系. 4、教学难点

在什么情况下可以把物体看作质点，也就是将一个物体抽象为质点的条件是什么。

5、教具准备

录像资料、多媒体课件

6、课时安排

1课时

7、教学过程

（一）情景导入、展示目标。

哲学中有一个基本观点，研究问题时，要抓住重点。我们在研究物理问题时，要抓住主要因素，忽略次要因素。对影响结果非常小的因素常常可以忽略。比如：光滑的水平面、轻质弹簧。

这些都是把摩擦、弹簧质量对研究问题影响极小的因素忽略掉之后建立的抽象的物理模型。

今天我们要学习一个新的物理概念——质点。

物体总有一定的大小和形状，物体运动时，物体上每一点的运动情况是不完全相同的，由此可见，要描述物体的运动是很麻烦的。但是，有时物体的大小和形状对研究问题的结果并没有多大的影响，这时，完全可以用一个点的运动来代替物体的运动，这个点叫质点。没有形状大小，但有一定质量的物质点就叫质点。显然，质点在我们现实生活中是不存在的（是人们想象的）。质点也是一个抽象的理想化的物理模型。

1、物体和质点

填写：

（1）质点就是没有 ，没有 ，只具有物体 的点。

（2）能否把物体看作质点，与物体的大小、形状有关吗？

（3）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？

（4）原子核很小，可以把原子核看作质点吗？

（5）运动的质点通过的路线，叫质点的运动 ； 是直线，叫直线运动； 是曲线，叫 。

提出问题让学生讨论：在什么情况下可以把物体看作质点？

（二）结合实例讨论交流，促进知识内化。

［例1］

：2004年8月27日雅典奥运会上，飞人刘翔以12秒91勇夺110米栏世界冠军，中国人第一次站在了这个项目的冠军领奖台上，伴随着雄壮的国歌，世界各地的华人流下了激动的泪水，下列说法正确的是

A．刘翔在终点冲刺过程中，可以看做质点

B．教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点 C．无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点

D．是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题 例2：下列情形中，物体可以简化为质点的是

A．欣赏杨丽萍优美的舞姿 B．测量旋转的铁饼飞出的距离 C．测量飞驰汽车的行驶距离 D．教练员分析速滑运动员的动作技术

E．研究奥运会乒乓球单打冠军张怡宁打出的乒乓球的旋转情况

［例3］地球是一个庞然大物，直径约为12 800 km，与太阳相距1.5×108 km.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?

小结：将一个物体抽象为质点的条件

1、同一物体能否看作质点，要看具体情况，具体问题具体分析。

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。

【注意】物体本身的尺寸大小不是能否看作质点的标准．

3、做平动的物体上任意一个点的运动都可以代表整个物体的运动。物体也可以看作质点。

（三）参考系

讨论：1、他们说的对不对？

2、为什么同一个运动会有几种不同的说法？

组织学生小结并作好适时适度的引导：

总结：

1．描述一个物体位置是否变动（运动），必须先拿一个物体来作参考，这个作为参考的物体叫参考系（参照物）。

2．运动和静止具有相对性：选择不同的参考系，观察结果会有不同。

3．参考系可任意选取，但实际问题中，选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便。

4、比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义。

结合实例巩固应用。

1、分别找出下面几句话中作者所选取的参考系

A．坐地日行八万里；

B．小小竹排江中游，巍巍青山两岸走；

C.

月亮在莲花般的云朵里穿行

D．汽车开动了，请大家不要动;

E、地球的公转。

2、第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员正在2 000米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身冷汗来.他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一颗子弹.请根据上述信息讨论回答以下问题，并注意体会参考系的选取与运动的相对性. （1）子弹飞得那么快（一般为几百米每秒），为什么没有把他的手打穿？体会一下，同一物体相对于不同的参考系运动状态相同吗？

（2）受类似现象的启发，人们实现了飞机在飞行途中进行空中加油，在航天飞行中，宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间站实行空中对接.实现“空中加油”和“空中对接”应满足的基本条件是什么？

参考答案：

（1）因同一物体相对于不同的参考系有不同的运动状态，相对于发射子弹的枪而言，子弹的初速度虽然为几百米每秒，但相对于其他以不同方向和速度运动着的物体，其运动速度就会有明显不同.当子弹和飞机的速度大小方向相同，则子弹相对于飞机静止，即出现上述情况. （2）除了飞行员具有高超的飞行技术外，相对于同一参考系时两个“物体”的速度要相同，即二者相对速度为零，处于相对静止状态即可完成. （四）坐标系

要研究物体位置的变化问题，首先必须解决位置确定问题，引导学生从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念，使学生掌握物理学研究的一般性的科学方法：解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的方法。

如果一个可以看成质点的物体沿直线运动,怎样定量描述物体的位置变化呢?可利用我们已有的数学知识,建立坐标系,其三要素是原点,正方向,和单位长度.

t/s x/m 0 0 1 5 2 –4 3 –1 4 –7 5 1 （1）请在下面的x轴上标出质点在各时刻的位置.

（2）哪个时刻离坐标原点最远？有多远？

坐标系的特点

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、单位长度。

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。

【讨论与交流】

问题：田径场上，描述百米运动员在运动中的位置，需建立什么样的坐标系？描述800米赛跑运动员在运动中的位置需建立什么样的坐标系？足球场上，描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系？要描述足球的位置呢？

参考答案：百米运动员是在一条直线上运动，所以应建立直线坐标系；800米赛跑运动员不是在一条直线上运动，而是在一个平面内运动，所以应建立平面直角坐标系；足球运动员也是在球场平面内运动，也要建立平面直角坐标系，而足球的运动可以在草坪上进行，也可以在空中飞行，所以要建立立体空间直角坐标系.

他在他明明图

1.1-4 选择不同的参考系来观察同一平面直角坐标系

（五）课堂小结

喷水抛物y

y1

这节课我们学习了那些内容？

（六）［布置作业］教材第11页问题与练习。

［备选：课外训练］

1.在下列各运动的物体中，可视为质点的有

A.汽车的后轮，研究汽车牵引力的来源

B.沿斜槽下滑的小钢球，研究它沿斜槽下滑的速度

C.人造卫星，研究它绕地球的转动

D.海平面上的木箱，研究它在水平力作用下是先滑动还是先滚动

2.分析下列运动中研究对象能否当作质点. （1）做花样溜冰的运动员；

（2）运行中的人造地球卫星；

（3）转动着的砂轮；

（4）从斜面上滑下的木块。

3.一列火车停靠在站台上，车厢内的人看着窗外另一列火车，感觉到自己乘坐的火车又开动了，可等一会儿却发现自己乘坐的火车还在站台上未动.你有过类似的经历吗？出现这种现象的原因是什么？

[来源: Z#X#X#K]平面直角坐标系Ox1x

8、板书设计

第一节

质点

参考系

坐标系

一、质点

⒈定义：

⒉质点是理想化的抽象的“物理模型”之一。

⒊实际物体能否看作质点的条件：

二、参考系

⒈定义：

⒉参考系的选择是任意的。

⒊参考系的选择原则：

三、坐标系

⒈定量描述物体的位置及位置的变化的方法。

⒉建立坐标系的三要素：

9、教学反思：