高中物理人教版必修1教案：1-1质点参考系和坐标 3页

[教学目标] 一、知识与技能： （1）理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。 （2）理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。 （3）会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。 二、过程与方法： （1）体会物理模型在探索自然规律中的作用，让学生将生活实际与物理概念相联系，通 过几个具体的例子让学生自主讨论，在讨论与交流中，自主升华为物理概念。 （2）通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法，让学生从熟悉的常见现象和 已有经验出发，体验不同参考系中运动的相对性，揭示 参考系在确定物体运动时客观存在的 必要性和合理性，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。 [来源:Z_xx_k.Com] 三、情感态度与价值观： [教学过程] 一、导入新课 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。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象。 李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽的画笔 描绘出动感十足的情景。那么作为我们未来的科学家，我们怎样描绘物体的机械运动呢 二、新授内容 1.物体和质点 研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各 点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并 不是一件简单的 事情。 例如：(１)投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？ (２ )把教室的课桌向后推出 0.5m 怎么样测量距离？ (3)你从校门口向校园内走 100m，你现在在哪儿？ 在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异， 把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。 引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。 (１)质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质 量的一个点，质点具有物体的全部质量。 (２)质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要 矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方 法——科学抽象。 物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素， 和对当前考察影响很小的次要因素。 （3）关于质点简化的条件性 一个物体能否抽象成质点 ，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要 看具体情况而定。 ①平动的物体一般可以看作质点[来源:学。科。网] 做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这 种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。 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。 要注意的是：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。 ②有转动但转动为次要因素 例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看质点。 ③物体的形状、大小可忽略[来源:学&科&网] 再如：乒乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒 乓球简单看作质点。[来源:学科网 ZXXK] 2.参考系 参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。 （1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标 准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参 考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。 （请同学们思考课本 P12 图 1.1-4。并思考观察结果为什么不同。） (2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。 (3) 比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。 (4)在运动学 中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可 能 简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动时， 通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。 3.坐标系 位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，为了 定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。坐标系是在参考 系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。 （1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具 体有： ① 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为 x 轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图 1—1—1 所示，若某一 物体运动到 A 点，此时它的位置坐标 XA＝3m，若它运动到 B 点，则此时它的坐标 XB＝-2m（“-” 表示沿 X 轴负方向）。 ② 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标 确定它的位置，如图 1—1—2。 ③ 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。[来源:学科网 ZXXK] (2) GPS 定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准 确时间。 要注意以下几点： （a）坐标系相对参考系是静止的。 （b）坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。 （c）用坐标表示质点的位置。 （d）用坐标的变化描述质点的位置改变。 X／m AB O 0 3-2 图 1—1—1