高中物理質(zhì)點參考系和坐標(biāo)系新人教必修

1、第一節(jié) 質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：1.認識建立質(zhì)點模型的意義和方法，能根據(jù)具體情況將物體簡化為質(zhì)點，知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法。2.了解參考系的選取在物理中的作用，會根據(jù)實際情況選定參考系。3.認識一維直線坐標(biāo)系，掌握坐標(biāo)系的簡單應(yīng)用。過程與方法：1.體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法。讓學(xué)生將生活實際與物理概念相聯(lián)系，通過具體矢量引出質(zhì)點的這個理想化的模型，通過幾個具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中自主升華為物理中的概念。2.通過參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法，讓學(xué)生從熟悉的常見現(xiàn)象和已有的生活

2、經(jīng)驗出發(fā)，體驗不同參考系中運動的相對性，揭示參考系在確定物體運動時客觀存在的必要性和合理性，促使學(xué)生形成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲取知識的能力。3.體會用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性，可用不同方法設(shè)計實驗并體會比較，增強學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并力求解決問題的意識和能力。教學(xué)重點：1.理解質(zhì)點概念以及初步建立質(zhì)點概念所采用的抽象思維方法。2.在研究具體問題時，如何選取參考系。3.如何用教學(xué)上的坐標(biāo)軸與實際的物理情景結(jié)合起來建立坐標(biāo)系。教學(xué)難點：1、 理解質(zhì)點概念。2、在研究具體問題時，如何選取參考系。教學(xué)方法：講解、實驗教學(xué)媒體：多媒體教學(xué)過程：從生活實例引入: 如: 汽車在馬路上飛馳 汽車

3、對馬路位置改變 江水咆哮地奔向遠方江水對河岸位置改變怎樣描述機械運動，即怎樣地描述物體上各點的位置及其隨時間的變化呢？提問 大家來總結(jié)一下什么叫做運動呢？板書 機械運動（簡稱運動）：物體與物體間或是物體的一部分和另一部分相對位置隨時間發(fā)生改變的過程，是最基本、最簡單、最普遍的運動形式。 這樣我們就知道了，運動是一個與時間和空間都有關(guān)的物理量，我們要研究運動，首先要從幾個基本的概念入手。 板書一、物體和質(zhì)點：演示1、小車的運動。2、乒乓球的運動。提問請一位同學(xué)來分別描述這兩個物體的運動。（更進一步）大家觀察小車的運動，車身上某一點的運動和車輪上某點的運動情況相不相同？乒乓球上各點的運動情況有什么

4、不同？分析我們發(fā)現(xiàn)，因為物體有一定的形狀和大小，物體各部分的運動情況一般并不一樣，要準(zhǔn)確的描述它并不容易。提問如果有一輛客車，有揭陽開往廣州，我們要研究它運動的速度大小以及全程的路程長短，所需時間，要不要考慮客車的大小和形狀？ 分析很顯然，在上面第一個問題中，揭陽到廣州的距離比客車本身的長度要大得多，在這個問題中，我們關(guān)心客車整體的運動情況，所以我們把客車簡化為一個點來分析問題。（類似的有星球的運動，“火箭”的發(fā)射等）板書1、質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點。提問 是不是所有的問題都能把物體看成質(zhì)點來分析呢？在上面的問題中，如果要研究客車通過一條短橋的運動過程，能不能把它看成質(zhì)點？（類似的情況：

5、運動員在研究各種旋轉(zhuǎn)球的打法時要考慮乒乓球的形狀和大??？）分析顯然答案是否定的，這樣我們就知道，物體能否看成質(zhì)點是有條件的。板書2、將物體看成質(zhì)點的條件：物體的大小、形狀對所研究的問題的影響可以忽略不記時平動的物體可以視為質(zhì)點。分析略課堂探究親自做一做、試一試，書本在下列情景中能否被看成質(zhì)點。沿一個方向推動桌面上的書本，如果測量書本移動的距離，是否可以將書本視為為質(zhì)點，為什么？（答：沿同一個方向移動書本時，書本各部分的運動情況完全相同，可以將它視為質(zhì)點）如果測定書本經(jīng)過桌面上方的某一定點所需時間，是否可以將書本視為質(zhì)點，為什么？（不能）還有什么情況下書本可以被視為質(zhì)點？什么情況下書本不能被視為

6、質(zhì)點？小結(jié)1、質(zhì)點是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型。2、質(zhì)點是對實際物體的近似，則也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。3、 一個物體能否看成質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān)。 4、一個物體能否被看作質(zhì)點，取決于所研究問題的性質(zhì)，即使是同一個物體，在研究的問題不同時，有的情況下可以看作質(zhì)點，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點。 板書二、參考系：在描述一個物體的運動時，選來作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體。講解描述一個物體的運動時，參考系可以任意選擇，但是，選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動其結(jié)果會有所不同。（可用書本里的圖進行講解，

7、舉例說明略）提問1、歌詞“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”這其中分別描述了兩種運動的情景，那么它們分別以什么為參考系。（河岸、竹排） 2、詩句“滿眼風(fēng)波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行”其中現(xiàn)象，分別以什么為參照系？（人，地面） 板書三、坐標(biāo)系位置就是質(zhì)點在某時刻所在的空間的一點。物體做機械運動時，其位置發(fā)生變化，為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系是在參考系的基礎(chǔ)上抽象出來的概念，是抽象化的參考系。（1）坐標(biāo)系即參考系的具體化，是在參考系上建立的，坐標(biāo)系相對參考系是靜止的。具體有： 一維坐標(biāo)：描述物體在一條直線上運動，即物體做一維運動時，

8、可以以這條直線為x軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，建立直線坐標(biāo)系。如圖111所示，若某一物體運動到A點，此時它的位置坐標(biāo)XA3m，若它運動到B點，則此時它的坐標(biāo)XB-2m（“-”表示沿X軸負方向）。XmABO03-2圖111 二維坐標(biāo)：平面直角坐標(biāo)，描述物體在一平面內(nèi)運動，即二維運動時，需采用兩個坐標(biāo)確定它的位置，如圖112。 三維坐標(biāo)：立體坐標(biāo)系，描述物體在空間的運動。(2) GPS定位儀確定地球物體的具體方位，提供準(zhǔn)確時間。要注意以下幾點：（a）坐標(biāo)系相對參考系是靜止的。（b）坐標(biāo)的三要素：原點、正方向、標(biāo)度單位。（c）用坐標(biāo)表示質(zhì)點的位置。 （d）用坐標(biāo)的變化描述質(zhì)點的位置改變。

9、典例分析：例1. 在下述問題中，能夠把研究對象當(dāng)作質(zhì)點的是（ ）A. 地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周所需時間是多少 B. 研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周地球上不同區(qū)域季節(jié)的變化、晝夜長短的變化 C. 一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時正面朝上還是反面朝上 D. 正在進行花樣滑冰的運動員解析：物體是否能視為質(zhì)點不能僅僅以它的大小和形狀來確定，關(guān)鍵要看物體的大小和形狀與所研究的問題是否有關(guān)。 A選項中，地球可以看成一個質(zhì)點，因為地球的大小和形狀與它繞大陽公轉(zhuǎn)一周的時間無關(guān)；B選項中，地球不能視為質(zhì)點，因為在地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，地球上不同地區(qū)季節(jié)的變化、晝夜的長短變化是不同的，如果把地球看成一個點，在一點上怎么能區(qū)分不

10、同地區(qū)呢?C選項中，很顯然硬幣的形狀與研究問題關(guān)系非常密切，硬幣不能看成質(zhì)點；D選項中滑冰運動員在冰面上優(yōu)美的動作被人所欣賞，不能當(dāng)作質(zhì)點。答案：A例2. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運動，乙中乘客看甲在向下運動。丙中乘客看甲、乙都在向上運動。這三架電梯相對地面的運動情況可能是（ ）A. 甲向上、乙向下、丙不動B. 甲向上、乙向上、丙不動C. 甲向上、乙向上、丙向下D. 甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢解析：電梯中的乘客看其他物體的運動情況時，是以自己所乘的電梯為參考系，甲中乘客看高樓向下運動，說明甲相對于地面一定在向上運動。同理，乙相對甲在向上運動，說明乙相對地面也

11、是向上運動，且運動得比甲更快，丙電梯無論是靜止，還是在向下運動，或者以比甲、乙都慢的速度在向上運動，則丙中乘客看見甲、乙兩電梯都會感到是在向上運動。答案：B、C、D例3、在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點（ ）A 研究某學(xué)生騎車由學(xué)?；丶业乃俣菳 對這為學(xué)生騎車姿勢進行生理學(xué)分析C 研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡D 研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面解析：質(zhì)點是指有質(zhì)量而不考慮大小和形狀的物體。它是我們?yōu)榱搜芯繂栴}的方便而引入的一種理想化模型。能否將物體看為質(zhì)點，關(guān)鍵看所研究的問題的性質(zhì)即物體大小和形狀能否忽略。A、C情景中物體大小和形狀能忽略，因而可看為質(zhì)點；B、D情景中所研究

12、的問題都涉及物體的不同部分，此時的物體就不能再看為質(zhì)點，否則問題將無法研究。答案：A、C例4、一列火車?？吭谡九_上，車廂內(nèi)的人看著窗外另一列火車，感覺到自己乘坐的火車開動了，可等一會兒卻發(fā)現(xiàn)自己乘坐的火車還在站臺上未動。你有過類似的經(jīng)歷嗎？出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么？解析：解決該題的關(guān)鍵是抓住乘客感覺動而未動這一事實。事實相同但感覺卻不同，說明乘客前后參考系選取是不同的，要選取不同的參考系加以分析。答案：原因是起初乘客以窗外另一列開動的火車為參考系，感覺自己在動。當(dāng)另一列火車開走后，以窗外其它靜止的物體為參考系，才發(fā)現(xiàn)自己乘坐的火車并未開動。例5、某運動物體在平面內(nèi)，由點（3，1）出發(fā)，沿直線運動到點（1，4）然后又由點（1，4）沿直線運動到點（5，5）。試在圖中完成坐標(biāo)系的建立并畫出物體的運動軌跡。解析：該物體的運動為平面內(nèi)的平動，要描述其運動就要建立