質(zhì)點參考系和坐標系教學設計

1、質(zhì)點、參考系和坐標系教學設計襄陽四中高一物理組 沈冬整體設計質(zhì)點模型是高中物理提出的第一個物理模型，也是最簡單的模型，對質(zhì)點概念的形成以及質(zhì)點模型的建立過程，教學要求是初步的.由于運動的相對性，描述質(zhì)點的運動時必須明確所選擇的參考系，為了準確、定量地描述質(zhì)點的運動，又要建立坐標系.質(zhì)點、參考系和坐標系是描述物體運動的基礎知識，所以本教學設計是逐步展開的. 本課程的教學設計要解決兩個問題：一是通過在教學中創(chuàng)設多樣的問題情景，引導學生討論并總結(jié)質(zhì)點的概念；二是合作探究引入?yún)⒖枷岛妥鴺讼档囊饬x，以及如何建立合適的參考系和坐標系，然后介紹全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，讓學生了解信息，拓展視野.一、教學目

2、標1知識與技能：(1)理解質(zhì)點的概念能明確物體在什么情況下可以看作質(zhì)點(2)知道參考系的概念知道選取參考系時，要考慮到使運動的描述盡可能簡單(3)知道坐標系的概念能夠用坐標系描述物體的位置和位置的變化2過程與方法：(1)領悟質(zhì)點概念的提出和分析、建立的過程(2)了解物理學研究中物理模型的特點，初步掌握科學抽象這種研究方法(3)通過數(shù)形結(jié)合的學習，認識數(shù)學工具在物理學中的作用3情感態(tài)度與價值觀：(1)通過學生的觀察、探究體驗，使學生保持對科學的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理(2)通過小組討論，培養(yǎng)學生相互合作、共同探索的團隊精神，并使學生學會合作與交流，逐步形成嚴謹求實的科學態(tài)

3、度(3)體驗物理學研究問題的方法科學抽象，養(yǎng)成正確處理問題的方法，學會在研究問題中突出主要矛盾的哲學價值觀二、教學重點、難點1教學重點及其教學策略：重點：質(zhì)點概念的理解、參考系的選取、坐標系的建立教學策略：通過觀察、思考、討論和實例分析來加深理解。2教學難點及其教學策略： 難點：理想化模型質(zhì)點的建立，及相應的思想方法教學策略：通過問題的討論，在原有認知水平上進一步深化拓寬，達到認知的螺旋上升，攻克難點三、教學資源 1演示器材：鐵環(huán),竹蜻蜓，紙飛機2課件：PPT 3. 圖片資料 4多媒體教學設備一套。四、課時安排       

4、         1課時五、教學過程新課導入動畫圖片展示, 生活中有各式各樣的運動. 老師:轉(zhuǎn)動的地球，飛翔的小鳥，奔馳的火車詩中有“坐地日行八萬里”， 宇宙中的一切物體都在不停地運動，無論是巨大的天體，還是微小的原子、分子等.請大家回顧初中學過的機械運動，想想生活中的運動學生:一切物體都在運動運動是絕對的，靜止是相對的怎么感覺不到自己的運動老師：古希臘杰出的哲學家、科學家、圣賢亞里士多德曾說過“不了解運動，就不了解自然”，而對自然的認識和探索是人類的本能愿望,伴隨著人類的發(fā)展.現(xiàn)在,我們每個人都可以把自己想象成科

5、學的開路者,去探索運動的秘密吧.指導學生快速閱讀教材第一段，并粗看這節(jié)課的黑體字標題，提問：怎樣認識運動？誰的運動？研究對象 怎么運動？運動描述 為什么？揭示規(guī)律文學家、藝術家采用形象的手法?！傲柙茟蛟掠毋y漢,轉(zhuǎn)瞬翔天過太空”，短短一兩句話就勾勒出航天飛船的雄姿。畫家?guī)讉€線條就給我們運動的感覺。科學家怎樣描述物體的運動呢？著名物理學家海森伯曾說過：“為了理解現(xiàn)象，首要條件就是引入適當?shù)母拍睢Ｖ挥薪柚谡_的概念，我們才能真正知道觀察到了什么?！北竟?jié)學習描述運動的一些基本概念.學生通過閱讀、思考，對本節(jié)涉及的概念有個總體印象，知道這些概念都是為了進一步描述物體的運動而引入的，要研究物體的運動首先

6、從學好這些基本概念入手.教師演示1將課前準備好的鐵環(huán)向前滾出.提問:鐵環(huán)在滾動的過程中有什么特點？學生:一邊轉(zhuǎn)動,一邊前進.教師演示2教師將漂亮的竹蜻蜓雙手一搓，竹蜻蜓便飛到學生中間. 竹蜻蜓的運動跟鐵環(huán)的運動一樣嗎？它又有什么特點？學生合作討論得到結(jié)果：既有向前的飛行，又有自身的轉(zhuǎn)動. 教師演示3將紙飛機向前仍出.學生:向前飛,無轉(zhuǎn)動.教師提出問題: 自然界物體的運動是多種多樣的，要想詳細而準確地描述物體上各部分的運動，并不是一件容易的事.根據(jù)剛才的演示實驗和生活經(jīng)驗思考，描述物體運動的困難和麻煩出在哪里？展示圖片,學生思考后指出:物體的大小和形狀給研究帶來了困難.教師:

7、能不能克服這些麻煩呢？列舉:有些有車載GPS系統(tǒng)的車輛被盜,警方定位時,需要考慮汽車的大小和形狀嗎?據(jù)報道，“神舟”學生:沒必要考慮.教師:實際上,我們有時已經(jīng)是忽略了一些影響小的因素而只考慮主要因素.(次要:大小,形狀. 主要:質(zhì)量-本質(zhì)屬性)引入質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點.根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和需要，抓住問題中的主要因素，忽略次要因素，建立一種理想化的模型，使復雜問題得到簡化，這是一種重要的科學研究方法.學生討論1.地球是一個龐然大物，直徑約為12 800 km，與太陽相距1.5×108 km.研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時，能不能把它看成質(zhì)點?研究地面上各處季節(jié)變化時，能不能把它看

8、成質(zhì)點? 2.火車從襄陽到武漢,討論火車運行時間,火車可以看作質(zhì)點嗎?還是這列火車,討論它出站時間,可以當作質(zhì)點嗎?3.撐桿跳高是一項非常刺激的體育運動項目，一般來說可以把撐桿跳運動分為如下幾個階段：助跑、撐桿起跳、越過橫桿.討論并思考后回答，在下列幾種情況下運動員能否被看作質(zhì)點，從中體會質(zhì)點模型的建立過程.（1）教練員針對訓練錄像糾正運動員的錯誤時，能否將運動員看成質(zhì)點？（2）分析運動員的助跑速度時，能否將其看成質(zhì)點？（3）測量其所跳高度（判斷其是否打破紀錄）時，能否將其看成質(zhì)點？教師提問后,引導學生對質(zhì)點進行小結(jié)：1.質(zhì)點是一種科學抽象，是一種理想化的模型.2.質(zhì)點是對實際物體的近似，這也

9、是物理學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.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.將物體看作質(zhì)點的條件：閱讀課本火車及地球兩段,引導學生總結(jié)（1）平動的物體往往可以看作質(zhì)點，一般研究物體的轉(zhuǎn)動時不能把物體看作質(zhì)點.（2）物體有轉(zhuǎn)動，但物體的轉(zhuǎn)動不是我們所要研究的主要問題時，物體本身的形狀和大小已變成了次要因素.（3）物體本身的大小對所研究的問題不能忽略時，不能把物體看作

10、質(zhì)點，如研究火車過橋的時間時就不能把火車看作質(zhì)點. 師生活動：找一位同學站到講臺前面，站好不動.教師從講臺一側(cè)走向另一側(cè)，同時問該同學：“我是靜止的還是運動的？” 第二次與該同學并排同速走動，再次詢問：“我是運動的嗎？” 再問坐在教室里的其他同學。教師設疑：為什么對于同一物體的同一狀態(tài)，關于運動和靜止的說法不一樣呢？學生合作討論后回答：是因為觀察的角度即所選參考系不同.  教師:  描述物體的運動時，另外選來作為標準的物體，稱為參考系. 課堂討論：下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當？2004年，歐洲的火星快車飛船順利地將“獵兔犬”2號火星登陸車投放至火星表面.從

11、地球表面向火星發(fā)射火星探測器的過程中，若要研究探測器的運動情況，各應選擇什么為參考系？一跳傘運動員在下落過程中，看到身旁的直升機在向上運動，則直升機相對于地面的運動情況是怎樣的？勻速飛行的飛機空投物資，地面上的人看它的軌跡什么樣？飛機上的人呢？為什么？教師平拋一物體作演示教師小結(jié)：（1）運動和靜止都是相對于參考系的.（2）參考系的選取是任意的.（3）選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣.（4）選擇參考系時，應使物體運動的描述盡可能簡單、方便.（5）比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義.教師提問:假設你在學校的櫻花大道上，沿南北方向筆直地奔跑，如果要問你到了哪里，我們

12、會怎樣表示呢？我們可以選擇大家所熟悉的標志（比如籃球框）作為參考，說明你的位置。那么能否借助數(shù)學方法呢？學生:數(shù)軸教師:一般說來，為了定量地描述物體的位置變化,需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼担╟oordinate system）。用坐標值來表示物體的位置。 提問：如何選擇坐標軸和正方向？如何選坐標原點？如何確定坐標軸上的刻度值？對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點的運動軌跡為坐標軸，質(zhì)點運動的方向為坐標軸的正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標軸原點的時刻為時間的起點. 如果物體在一維空間運動，即沿一條直線運動，只需建立直線坐標系，就能準確表達物體的位置；如果物體在二維空間運動，即在同一平面運動，就需要建立平面直角坐標系來描述物體的位置；當物體在三維空間運動時，則需要建立三維直角坐標系來描述. 如地理上用緯度和經(jīng)度來確定某個地點.在軍事、大地測量等領域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）來確定方位.板書設計： 第一節(jié) 質(zhì)點參考系和坐標系一、質(zhì)點、定義：用來