质点参考系和坐标系教案(2) 3页

1.1 质点 参照系和坐标系 一、教学目标 知识与技能 １．认识建立质点模型的意义和方法能根据具体情况将物体简化为质点，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．通过实例理解参考系，知道参考系的概念及运动的关系，会用坐标系描述物体的位置。 过程与方法 １．体会物理模型在探索自然规律中的作用，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。 ３．体会用坐标方法描述物体位置的优越性。 情感态度与价值观 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、勇于探索的精神。 ２．渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。 ３．渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想。 二、教学重点与难点 重点：1.理解质点的概念 2.从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念 难点：理解质点的概念 三、教学方法 联系日常生活中的实例,老师引导学生得出有关物理概念 四、教学设计 （一）新课导入 从生活实例引入: 如: 汽车在马路上飞驰 汽车对马路位置改变 江水咆哮地奔向远方 江水对河岸位置改变 总结:一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动 怎样描述机械运动，即怎样地描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢？ （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 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 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。 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照物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。 练习：课本 P13 练习 2 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。 (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。 【课堂练习】课本 P13 第 3 题 （三）小结： 见上蓝字 （四）课后作业： 课本 P13 第 2 题 X／m AB O 0 3-2 图 1—1—1