1. 质点 参考系 空间 时间教学设计模板

探物究理. 我们在路上

必修一

ECHO 1.1质点

参考系

空间

时间

[教学目标]：

知识与技能：

1．知道机械运动的概念.理解运动是绝对的，静止是相对的. 2．知道参考系的概念.知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同. 3．知道时间和时刻的含义以及它们的区别.知道在实验室测量时间的方法.会运用已学知识

过程与方法：

1．在选择参考系时，能选择使研究问题方便的参考系. 2．能区分开时间和时刻的区别. 情感态度价值观：让学生在运动的相对性中体会哲学的思想

[重点、难点] 1．在研究问题时，如何选取参考系。

2．时刻与时间的区别。

[教学过程]：

一、质点：

（一）、问题引入：

“神舟”5号飞船载人舱长7.4m，直径2.8m,用长58m，重达480t的“长征”2号火箭发射。而其运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点。

（二）、知识得出：

1、质点（mass point）：用来代替物体的有质量的点。

2、强调分析：

①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。

②物体可以看成质点的条件：如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点。



质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。平动的物体一般可以看作质点。例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。



质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。



同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点。

③突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，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。在物理学中，突出问题的主要方面，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，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。

（三）、及时反馈：

练习一．下列关于质点的说法中，正确的是 答案：C

1

探物究理. 我们在路上

必修一

ECHO A．体积很小的物体都可看成质点

B．质量很小的物体都可看成质点

C.不论物体的质量多大，只要物体的大小不是研究中的主要因素，就可看成质点

D．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点

练习二：在以下的哪些情况中可将物体看成质点? (1)研究某学生骑车回校的速度．

(2)对这位学生骑车姿势进行生理学分析．

(3)研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹．

(4)研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面．

(5)研究地球绕太阳的公转；

（6）研究地球的四季变化；

(7)打乒乓球，能不能把乒乓球简单看作质点？

练习三：下列情形中的物体可以看作质点的是………………………（C ）

A.跳水运动员在跳水比赛中

B.一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上

C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中

D．花样滑冰运动员在比赛中

练习四：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? 二、运动与参考系：

（一）、问题引入：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。

（二）知识得出：

1、概念、公式、定律；



机械运动：一个物体相对于别的物体的位置改变叫做机械运动，简称运动.机械运动是最普遍的自然现象.宇宙中的一切物体，小到原子内部的质子、中子和电子，大到遥远的恒星和星系，都在不停地运动着.有些物体，例如耸立的山峰、马路两侧的房屋、路面上的铁轨，看起来是不动的，其实，这些物体是随着地球一起运动的. 

参考系（reference frame）：为了描述一个物体的运动，选来作为标准的物体，叫参考系. 2、强调分析：

物体的运动规律是相对参考系而言的，同一个物体的运动，如果选择不同的参考系，描述的运动规律是不同的. 

举例，用视频播放

（三）、及时反馈：

练习一：下列情况分别以什么为参考系

1．电影《闪闪的红星》中有两句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”这

2

探物究理. 我们在路上

必修一

ECHO 其中分别描述了两种运动情景，那么它们分别是以什么为参考系的? 2．“月亮在莲花般的云朵里穿行．”

3．坐在美丽的校园内学习***的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的．这与诗句里的描述是否矛盾?说明理由．

4．敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行．”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么? 参考答案： 1．河岸竹排．2．云朵3．地心、地面．这种说法不矛盾，是参考系的选择不同．人随地球一起围绕地轴自转，而地球赤道周长大约是s＝4．0X104

krn，即大约为八万里．4．这两种现象是由于选取的参考系不同造成的．第一种现象是以人为参考系，人看到远处的山向人靠近；第二种现象是以地面为参考系，山是静止的，船在行驶．

练习二：2004年，所有的目光都集中在火星．继美国宇航局的两台火星探险漫游者“勇气”号和“机遇”号之后，欧洲的火星快车飞船已顺利地将“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? 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。参考答案：前者为地球，后者为火箭．

练习三：在印度洋海啸救灾中，从水平匀速航行的飞机上向受灾的地区空投救灾物资．在不考虑空气阻力的情况下，飞机上的人以飞机作参考系，他看到投下的物体是沿什么路线下落的?地面上的人以地面作参考系，观察被投下的物体又是沿着什么路线下落的? 参考答案：前者为竖直直线，后者为曲线(抛物线)．

练习四：有甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况是（ ）

A.甲向上、乙向下、丙不动 B.甲向上、乙向上、丙不动

C.甲向上、乙向上、丙向下 D.甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢

分析:电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系.甲中乘客看高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动.同理，乙相对甲在向上运动，说明乙对地面也是向上运动，且运动得比甲更快.丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到是在向上运动. 答案:BCD 练习五：实现“空中加油”和“空中对接”应满足的基本条件是什么? 练习六：1997年6月10日，在我国西昌卫星发射中心用“长征一号”运载火箭成功发射的“风云二号A”气象卫星，是我国研制成功的第一颗静止气象卫星，设计工作历时三年．2000年6月25日，“长征三号”运载火箭又将我国自行研制的第二颗“风云二号B”气象卫星成功发射上天，在太空中顺利完成与A星的“新老交替”，最终定点在东经105°赤道上空，向地面传回中国及周边地区的高质量的气象资料．

(1)上述材料中的“静止气象卫星”最终定点在东经105°赤道上空，是以谁为参考系来描述卫星的运动的? ……是以地球为参考系，且处于相对静止状态

(2)具有上述特点的卫星称为“同步卫星”．除了“气象卫星”外，“同步卫星”还有什么用途?

3

探物究理. 我们在路上

必修一

ECHO 三、时刻、时间间隔（也称时间）

（一）、问题引入：呈现武侯高中作息时间(其实错了，这应该是时刻表) （二）、知识得出：

1、概念：

1）时刻：指的是某一瞬时。在时间轴上用一个点来表示．对应的是位置、速度、动量、动能等状态量．

2）时间：是指物体在摸出存在或变动过程的长短。两时刻间的间隔、在时间轴上用一段长度来表示．对应的是位移、路程、冲量、功等过程量．

2、强调分析

如果把时刻、时间在数轴上表示出来，那含义就一目了然了

(1)在数轴上，时刻表示为一点，时间表示为一线段.在以后的直线运动中的速度的研究中，常要用到这两个概念. (2)时间的单位有:年、月、日、小时、分、秒、飞秒、阿秒.在国际单位制中用秒作为主单位. (3)在实验室研究物体运动情况时，需要测量和记录很短的时间，常用秒表来测量.高中还有一个东西叫打点计时器。

（三）、及时反馈：

练习：

下午5点30分16秒，鼓舞人心的数据出现了，14分59.88秒，我国运动员王军霞在创造了新的女子5000米的奥运会纪录！（数据是时间还是时刻）

（四）拓展及加深应用：

(1) 在课本和资料中常见到一些关于时间和时刻的表述，对这些表述要能正确理解，如：第４Ｓ末、４Ｓ时（即第４Ｓ末）、第５s初（也为第４s末）等均为时刻。4s内（０至第４ｓ末）、第４s（第３Ｓ末至４s末）、第２s至第４s内（第２末至４末）等均为时间．时间和时刻均可以在一维坐标轴上描述出来。

四、小结，见板书

一、质点：用来代替物体的有质量的点．

(1)其特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小．

(2) 质点是对实际物体的近似，是一种科学抽象，是一种理想化的模型．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．

二、

机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫做机械运动，简称运动．

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．

(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．

三、时间与时刻

1、时刻：指的是某一瞬时。在时间轴上用一个点来表示．对应的是位置、速度、动量、动能等状态量．

2、时间：是指物体在摸出存在或变动过程的长短。两时刻间的间隔、在时间轴上用一段长度来表示．对应的是位移、路程、冲量、功等过程量．

4

探物究理. 我们在路上

必修一

ECHO [作业布置] 1、教材第5页，练习与评价（下堂课抽问）

2、相应同步练习。

[科学阅读] 阅读材料: 理想模型及其在科学研究中的作用

在自然科学的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意义。第一，引入“理想模型”的概念，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。把现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近。在一定的场合、一定的条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将“理想模型”的研究结果直接地应用于

实际事物。例如，在研究地球绕太阳公转的运动的时候，由于地球与太阳的平均距离(约为14960万公里)比地球的半径(约为6370公里)大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看

做是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计。在这种场合，就可以直接把地球当作一个“质点”来处理。在研究炮弹的飞行时，作为第一级近似，可以忽略其转动性能，把炮弹看成一个“质点”；作为第二级近似，可以忽略其弹性性能，把炮弹看成一个“刚体”。在研究一般的真实气体时，在通常的温度和压强范围内，可以把它近似地当作“理想气体”，从而直接地运用“理想气体”的状态方程来处理。第二，对于复杂的对象和过程，可以先研究其理想模型，然后，将理想模型的研究结果加以种种的修正，使之与实际的对象相符合。这是自然科学中，经常采用的一种研究方法。例如：“理想气体”的状态方程，与实际的气体并不符合，但经过适当修正后的范德瓦尔斯方程，就能够与实际气体较好地符合了。第三，由于在“理想模型”的抽象过程中，舍去了大量的具体材料，突出了事物的主要特性，这就更便于发挥逻辑思维的力量，从而使得“理想模型”的研究结果能够超越现有的条件，指示研究的方向，形成科学的预见。例如：在固体物理的理论研究中，常常以没有“缺陷”的“理想晶体”作为研究对象。但应用量子力学对这种“理想晶体”进行计算的结果，表明其强度竟比普通金属材料的强度大一千倍。由此，人们想到：既然“理想晶体”的强度应比实际晶体的强度大一千倍，那就说明常用金属材料的强度之所以减弱，就是因为材料中有许多“缺陷”的缘故。如果能设法减少这种“缺陷”，就可能大大提高金属材料的强度。后来，实践果然证实了这个预言。人们沿着这一思路制造出了若干极细的金属丝，其强度接近于“理想晶体”的强度，称之为“金胡须”。总之，由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。而采用理想化的客体(即“理想模型”)来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，从而便于人们去认识和掌握它们。

[课后反思]

本课时学习了质点、参考系、坐标系三个基本概念，质点是重点，是理想化模型，是一种科学抽象。判断物体能否视为质点的依据在于研究问题的角度，跟物体本身的形状、大小无关。因此，分析题目中所给的研究角度，是学习质点概念的关键。运动是绝对的，运动的描述是相对的；对同一运动，不同参考系描述形式不同。一般选大地为参考系。

5