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(高中物理)《质点、参考系和坐标系》教案设计

质点、参考系和坐标系

课前导学

1、什么是质点?物体在什么条件下可看做质点?

2、什么是参考系?参考系有什么特点?

3、为什么引入坐标系?三要素是什么?

课中导学

1、教材分析

质点、参考系和坐标系都是研究直线运动的基础,本节主要让学生知道描述直线运动的几个基本概念,通过本节课的学习,逐步领会物理学的研究方法,体会物理概念、规律的科学性和准确性,从而培养学生规范的意识。尤其是质点,是高中遇到的第一个理想模型,通过对它的学习,学生要知道采用理想化模型是我们研究物理的很重要的方法之一。 为以后得物理学习打好基础。

2、学情分析   学生在初中已经学过参照物,平面直角坐标系等知识,日常生活中也有相关运动的一些知识,难点是学生刚步入高中,思维大多停留在具体的形象思维方面。对于概念的学习不够重视,为本节课的教学增加了难度。

n 教学目标

1.知识和技能目标

(1)理解质点的定义,知道质点是一个理想化模型。

(2)知道参考系的概念,知道在不同参考系中对同一个运动的描述是不同的。

(3)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

2.过程与方法目标  

(1)初步掌握科学抽象这种研究方法,体会物理模型在体会自然规律中的作用

(2)体验不同参考系中运动的相对性,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,可用不同的方法设计实验并体会比较,提高学生发现问题并力求解决问题的意识和能力

3.情感、态度与价值观目标

(1)认识运动是宇宙中的普遍现象,运动和静止的相对性,培养学生热爱自然、关心科技发展、勇于探索的精神

(2) 由“不同参考系中对同一个运动的描述是不同的”,帮助学生建立辩证唯物主义世界观

教学重难点

1 重点:对质点概念的理解及研究实际问题时如何选取参考系。

2 难点:理想化模型——质点的建立,及在什么情况下可以把物体看作质点。

教学过程

1.情景导入:

展示图片:自然界的一切物体都在不停地运动,江河奔流不息,鸟儿自由飞翔,车辆高速行驶,火箭发射,天体运转,电子绕核运动……

得出结论:在力学中,一般讲到运动,是指物体的空间位置随时间的变化,称为机械运动。

为了研究物体的机械运动,我们不仅需要确定描述物体运动的方法,还需要对复杂的物体运动进行科学合理的抽象,以便突出主要矛盾,化繁为简,有利于解决问题。

2.提出问题

如何描述物体的运动呢?

鸽子飞行、猎豹捕食等

展示学习目标:

提问:

(1)你能准确描述物体上各部位的位置随时间的变化么?

(2)如何才能较准确地描述它的运动呢?

一、物体和质点

学生阅读、思考、讨论后回答。

教师小结:这样,在某些情况下,我们可以把物体简化为一个有质量的点。

物理学中,用来代替物体的有质量的点叫质点。

学生学习体会科学研究的基本方法.忽略次要因素:形状、大小等

实例:地球的公转和自转

学生对比,体会两种运动中,地球是否可以看质点

结论:忽略物体的形状及大小而具有质量的点

例题:

(1)研究地球自转时,能否把它视为质点呢?

(2)研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢?

(3)一列沿京沪铁路运动的火车,若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点?

(4)研究火车通过南京长江大桥的运动时,能否把它简化为一个质点?

通过以上几个问题请同学们进一步讨论:

(1)物体是否在所有的情况下都能看作质点?

(2)物体看作质点的条件是什么?

(3)大的物体一定不能看成质点?小的物体随时都看成质点吗?

引导学生讨论交流、归纳总结:

(1)同一物体能否看作质点,要依据问题的具体情况决定。

(2)物体看作质点的条件是:物体的形状和大小对所研究的问题影响很小,可以忽略不计时。

(3) 物体能否看成质点,与物体本身的大小无关。大的物体,如月球、飞船也可以看成质点,小的物体,如乒乓球在发球时要考虑旋转,不能看成质点。

归纳:

1、物体上各点的运动情况相同时,可以看作质点,一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。

2、物体有转动,但物体的转动不是我们所研究的主要问题时,物体的本身大小和形状已变成了次要因素,物体可以看作质点。

3、物体能否看作质点,取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计,而跟物体自身体积的大小,质量的多少和运动速度的大小无关。

4、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质,即使同一个物体在研究问题不同时,有的情况下可以看作质点,而有的情况下不可以看作质点。

小试身手:

(二)参考系

图片:物体是运动的还是静止的?

运动与静止的关系:

 自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的——运动是绝对的,静止是相对的。

为描述物体的运动,需要另外选取一个物体作为标准,这个作为标准的物体叫做参考系.

    问题:天宫二号空间站绕地球飞行时,以地球为参考系,坐在其中的宇航员如何运动?以空间站为参考系呢?

答案 以地球为参考系,宇航员在绕地球做近似圆周运动.以空间站为参考系,宇航员处于静止状态.

问题:飞机投弹

提问:选择不同的参考系观察结果如何?你有什么发现? 

结论:参考系的选择是任意的。以对运动的描述简单、方便为原则。

若无特别说明,通常是以地面或相对地面静止的物体为参考系.

 如果一个可以看做质点的物体沿直线运动,怎样定量描述物体的位置和物体的位置变化?

(三)坐标系

  为了定量地描述物体的位置和物体的位置变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。用坐标值来表示物体的位置。

提问:

阅读课本,思考如何选择坐标轴和正方向?如何选坐标原点?如何确定坐标轴上的刻度值?

举例说明。

n 小结:

这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念,它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动,首先要对实际物体建立一个物理模型,最简单的是质点模型。由于运动的相对性,描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动,还要建立坐标系。

n 作业:

   (1)完成课后练习题。(2)预习第二节内容:时间和位移

 

 


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