高一物理上冊(cè)必修1《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》教案【一】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能：
(1)理解質(zhì)點(diǎn)的概念，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)理解參考系的選取在物理中的作用，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。
(3)會(huì)用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化。出國(guó)留學(xué)網(wǎng)
2.過(guò)程與方法：
(1)體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系，通過(guò)幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。
(2)通過(guò)參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問(wèn)題的方法，讓學(xué)生從熟悉的常見(jiàn)現(xiàn)象和已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，提示參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)的能力。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：
熱愛(ài)自然，關(guān)心科技，正確方法，科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)概念的理解，如何選取參考系。
難點(diǎn)：什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)。
教學(xué)工具
教學(xué)課件
教學(xué)過(guò)程
(一)物體和質(zhì)點(diǎn)
1.質(zhì)點(diǎn)：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn).
2、為什么要引入質(zhì)點(diǎn)的概念?
質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)的抽象，在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這種物理模型之一。
3、什么樣的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)?
(二)參考系
關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們肯定有許多的看法，下面我們一起來(lái)圍繞幾個(gè)常見(jiàn)的場(chǎng)景進(jìn)行討論。(1)坐火車(chē)旅行圖片(2)飛機(jī)投彈圖片(3)地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)圖片
請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)想一下，你和一位同伴正坐在這輛火車(chē)上，鐵路邊的人看到火車(chē)中的乘客是什么情景，而同伴認(rèn)為你是怎樣的。
地面上的人觀察跳傘運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)是怎樣的下落情況，而飛機(jī)駕駛員看跳傘運(yùn)動(dòng)員是怎樣下落的。
地球在繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而我們卻沒(méi)感覺(jué)到這又是為什么。
雖然說(shuō)物體的運(yùn)動(dòng)是永恒的，但在描述某一物體的位置隨時(shí)間的變化，卻又總是相對(duì)于其它物體而言的，這便是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。---看來(lái)，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)即位置隨時(shí)間的變化，首先要選定“某個(gè)其它物體”做參考，然后再觀察研究對(duì)象相對(duì)于這個(gè)選定物體的位置是否隨時(shí)間變化以及怎樣變化。象以上分析的，用來(lái)做參考的物體稱為參考系。
由于運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性，凡是提到運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該弄清楚它是相對(duì)哪個(gè)參考系而言的，要比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系，比較才有意義!參考系選擇得當(dāng)就會(huì)使問(wèn)題研究變的簡(jiǎn)潔、方便!比如，一個(gè)星際火箭在剛發(fā)射時(shí)，主要研究它相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)，所以把地球選作參考系，但是，當(dāng)火箭進(jìn)入繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道時(shí)，為了研究的方便，便將太陽(yáng)選作參考系。為研究物體在地面上的運(yùn)動(dòng)，選地球作參考系最方便。再如，初中有這一問(wèn)題，有一隊(duì)伍正在勻速前進(jìn)，通訊員從隊(duì)尾勻速行至隊(duì)首，再?gòu)年?duì)首行至隊(duì)尾，求時(shí)間。這一問(wèn)題我們選擇隊(duì)伍作參考系就非常方便。因此，選擇參考系是研究問(wèn)題的關(guān)鍵之一。
(三)坐標(biāo)系
如果一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體沿直線運(yùn)動(dòng)，怎樣定量描述物體的位置變化呢?
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，如果物體在一維空間運(yùn)動(dòng)，即沿一條直線運(yùn)動(dòng)，只需建立直線坐標(biāo)系，就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置;如果物體在二維空間運(yùn)動(dòng)，即在同一平面運(yùn)動(dòng)，就需要建立平面直角坐標(biāo)系來(lái)描述物體的位置;當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，則需要建立三維坐標(biāo)系。
其三要素是：原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度。
同學(xué)們認(rèn)為怎樣確定坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸、原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度呢?
對(duì)質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻為時(shí)間的起點(diǎn)。
學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目思考書(shū)中提出的問(wèn)題。
課后小結(jié)
1.知識(shí)整理：質(zhì)點(diǎn) 參考系 坐標(biāo)系
2.研究方法
抓住實(shí)際物理現(xiàn)象的主要因素，忽略次要因素，排除非本質(zhì)因素的干擾，突出反映事物的本質(zhì)特征，從而使物理現(xiàn)象或過(guò)程得到簡(jiǎn)化，建立物理模型，這就是我們必須掌握的科學(xué)研究方法——科學(xué)抽象。
課后習(xí)題
把質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系的定義抄寫(xiě)在作業(yè)本上。
高一物理上冊(cè)必修1《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》教案【二】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.理解什么是質(zhì)點(diǎn)，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型.
2.能說(shuō)出把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件.
3.知道參考系，知道對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性.
4.知道坐標(biāo)系及其種類.
教學(xué)重難點(diǎn)
1.什么是質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型.
2.把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件.
3.參考系，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性.
教學(xué)過(guò)程
[知識(shí)探究]
一、質(zhì)點(diǎn)
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.2013年田徑世錦賽男子100米飛人大戰(zhàn)，牙買(mǎi)加選手博爾特以9秒77逆轉(zhuǎn) 摘金.教練員在研究博爾特的擺臂和步幅對(duì)速度的影響時(shí)，能否把他看成一個(gè)“點(diǎn)”?在研究博爾特百米比賽所用的時(shí)間時(shí)，能否把他看成一個(gè)“點(diǎn)”?
答案 不能 能
2.在由北京開(kāi)往廣州的列車(chē)上，小偉想研究火車(chē)的運(yùn)行時(shí)間，能否把火車(chē)看成一個(gè)“點(diǎn)”?如果要研究火車(chē)通過(guò)一架鐵路橋的時(shí)間，能否把火車(chē)看成 一個(gè)“點(diǎn)”?
答案 能 不能
[要點(diǎn)提煉]
1.質(zhì)點(diǎn)：在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，而突出“物體具有質(zhì)量”這個(gè)要素，把它簡(jiǎn)化成一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn).
2.質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn)
(1)質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，它忽略了物體的大小和形狀等次要因素，而突出了物體具有質(zhì)量這個(gè)主要因素.它與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)區(qū)別.
(2)質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的物理模型，實(shí)際上不存在(填“存在”或“不存在”).
3.物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形狀對(duì)研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì).
[延伸思考]
很大的物體一定不能看做質(zhì)點(diǎn)，而很小的物體一定可以看做質(zhì)點(diǎn)嗎?請(qǐng)舉例說(shuō)明.
答案 不是.研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看做質(zhì)點(diǎn)，而研究乒乓球的發(fā)球(如旋轉(zhuǎn)問(wèn)題)時(shí)不能把乒乓球看做質(zhì)點(diǎn).
二、參考系
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
在奔馳的大巴中，小偉看著窗外說(shuō)：“快看，樹(shù)在飛快地往后跑!”小霞看了說(shuō)：“不對(duì)，是我們和汽車(chē)在往前跑，樹(shù)怎么會(huì)動(dòng)呢!”科學(xué)老師笑咪咪地說(shuō)：“你們說(shuō)得都對(duì)!”你同意科學(xué)老師的說(shuō)法嗎?為什么?
答案 同意.對(duì)于一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)情況的描述，取決于所選的參考系，選取的參考系不同，對(duì)同一物體運(yùn)動(dòng)的描述也往往不同.
[要點(diǎn)提煉]
1.參考系：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來(lái)做參考的其他物體叫參考系.
2.參考系對(duì)觀察結(jié)果的影響
(1)選取的參考系不同，對(duì)同一個(gè)物體運(yùn) 動(dòng)的描述也往往不同.
(2)運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性：如果一個(gè)物體相對(duì)參考系位置不變，我們就說(shuō)這個(gè)物體是靜止的;如果物體相對(duì)參考系的位置改變，我們就說(shuō)這個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的.靜止是相對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的，而運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的.
3.參考系的選取原則：參考系的選取可以是任意的.在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取 以研究問(wèn)題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則.如果題目不做特殊說(shuō)明，都是選地面為參考系.
三、坐標(biāo)系
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
描述下列三種運(yùn)動(dòng)需要建立怎樣的坐標(biāo)系呢?
(1)描述百米運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的位置.
(2)描述滑冰場(chǎng)上花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的位置.
(3)描述翱翔在藍(lán)天上的飛機(jī)的位置.
答案 (1)以起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立一維直線坐標(biāo)系;
(2)以滑冰場(chǎng)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向，建立二維平面直角坐標(biāo)系;
(3)確定一點(diǎn)(如機(jī)場(chǎng)所在位置)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立三維空間直角坐標(biāo)系.
[要點(diǎn)提煉]
1.要準(zhǔn)確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)系上包括原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度.
2.研究質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般建立一維直線坐標(biāo)系，坐標(biāo)軸上的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)的一個(gè)位置.
3.坐標(biāo)值的正負(fù)表示物體所在位置在原點(diǎn)的正方向還是負(fù)方向上;坐標(biāo)值的絕對(duì)值表示物體所在位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離.
[典例精析]
一、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解
例1 下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中，正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型，實(shí)際上并不存在，所以引入這個(gè)概念沒(méi)有多大意義
B.體積很小的物體更容易看作質(zhì)點(diǎn)
C.凡輕小的物體，皆可看作質(zhì)點(diǎn)
D.當(dāng)物體的形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題屬于無(wú)關(guān)或次要因素時(shí)，即可把物體看作質(zhì)點(diǎn)
解析 建立理想化模型是物理中重要的研究方法，對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題的研究有重大意義，A錯(cuò)誤;一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)不應(yīng)看其大小，關(guān)鍵是看其大小對(duì)于 研究的問(wèn)題的影響能否忽略，體積很小的物體有時(shí)可以看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤;一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)不以輕重而論，C錯(cuò)誤;物體能否看成質(zhì)點(diǎn)取決于其大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題是否屬于無(wú)關(guān)或次要因素，若是就可以看成質(zhì)點(diǎn)，D正確.
答案 D
例2 分析研究下列物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究對(duì)象能看做質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.研究“嫦娥三號(hào)”“奔月”的過(guò)程
B.研究奧運(yùn)冠軍鄧琳琳在平衡木上的動(dòng)作
C.研究從斜面上滑下的木塊的滑行時(shí)間
D.研究運(yùn)動(dòng)員發(fā)出的弧旋乒乓球的旋轉(zhuǎn)情況
解析 研究“嫦娥三號(hào)”“奔月”的過(guò)程，其形狀、大小可以忽略不計(jì)，可以把它看成質(zhì)點(diǎn).對(duì)鄧琳琳在平衡木上的動(dòng)作進(jìn)行技術(shù)分析，不能把她看做質(zhì)點(diǎn).從斜面 上滑下的木塊，其各部分的運(yùn)動(dòng)情況都相同，故可把木塊看做質(zhì)點(diǎn).弧旋乒乓球在轉(zhuǎn)動(dòng)，其各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不同，研究其旋轉(zhuǎn)情況時(shí)不能把它看做質(zhì)點(diǎn).
答案 AC
二、參考系與相對(duì)運(yùn)動(dòng)
例3 下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)的描述中，參考系的選取符合描述的是( )
A.詩(shī)句“飛流直下三千尺”，是以“飛流”作為參考系的
B.“錢(qián)塘江觀潮時(shí)，觀眾只覺(jué)得潮水撲面而來(lái)”，是以潮水作為參考系的
C.“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過(guò)萬(wàn)重山”，是以萬(wàn)重山作為參考系的
D.升國(guó)旗時(shí)，觀察到國(guó)旗冉冉升起，是以國(guó)旗作為參考系的
解析 選項(xiàng)A中的研究對(duì)象是“水”，故是以地面為參考系，該選項(xiàng)錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中的研究對(duì)象是“潮水”，是以觀察者為參考系，該選項(xiàng)錯(cuò)誤;選項(xiàng)C中的研究對(duì)象是“輕舟”，是以萬(wàn) 重山為參考系，該選項(xiàng)正確;選項(xiàng)D中的研究對(duì)象是“國(guó)旗”，是以地面或旗桿為參考系的，該選項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案 C
三、坐標(biāo)系的建立及應(yīng)用
例4 在60周年國(guó)慶盛典上，游行的隊(duì)伍和彩車(chē)依次從天安門(mén)前經(jīng)過(guò)，以北京長(zhǎng)安街為坐標(biāo)軸，向西為正方向，以長(zhǎng)安街中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立一維直線坐標(biāo)系.一輛彩車(chē)最初在原點(diǎn)以東3km處，一段時(shí)間后行駛到原點(diǎn)以西2km處.這輛彩車(chē)的最初位置和最終位置坐標(biāo)分別是( )
A.3km;2km B.-3km;2km
C.3km;-2km D.-3km;-2km
解析 坐標(biāo)軸的正方向向西，則位置在原點(diǎn)以西為正，在原點(diǎn)以東為負(fù).彩車(chē)最初在原點(diǎn)以東且距原點(diǎn)3km處，所以最初位置坐標(biāo)是-3km，同理，最終位置坐標(biāo)是2km，故B正確.
答案 B
[自我檢測(cè)]
1.(對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解)在以下情況中可將所研究的物體看成質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.研究撬棒撬物體時(shí)用力大小與支點(diǎn)位置的關(guān)系
B.研究“玉兔”號(hào)從“嫦娥”的懷抱中“走”出來(lái)，即兩器分離過(guò)程中“玉兔”一連串技術(shù)含量極高的“慢動(dòng)作”
C.研究“玉兔”號(hào)巡視器巡視月球時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡
D.研究旋轉(zhuǎn)的電扇扇葉所受阻力大小的影響因素
答案 C
解析 質(zhì)點(diǎn)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?wèn)題的方便而引入的一種理想化模型.C情景中物體的大小和形狀能忽略，因而可看成質(zhì)點(diǎn);支點(diǎn)位置影響用力大小，撬棒不可以看做質(zhì)點(diǎn);研究“嫦娥”、“玉兔”兩器分離過(guò)程中的技術(shù)動(dòng)作時(shí)，不能把“玉兔”看成質(zhì)點(diǎn);扇葉所受阻力與扇葉的形狀、大小有關(guān)，不能看做質(zhì)點(diǎn).故選C.
2.(參考系與相對(duì)運(yùn)動(dòng))觀察圖1中的煙和小旗，關(guān)于甲、乙兩車(chē)相對(duì)于房子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是( )
圖1
A.甲、乙兩車(chē)一定都向左運(yùn)動(dòng)
B.甲、乙兩車(chē)一定都向右運(yùn)動(dòng)
C.甲車(chē)可能運(yùn)動(dòng)，乙車(chē)向右運(yùn)動(dòng)
D.甲車(chē)可能靜止，乙車(chē)向左運(yùn)動(dòng)
答案 D
解析 題圖中房子相對(duì)于地面是靜止的，由煙囪冒出的煙向左飄，可知此時(shí)風(fēng)向向左(相對(duì)于地面而言).甲車(chē)上的小旗向左飄，則有三種可能的情況：一是甲車(chē)不動(dòng)，風(fēng)把小旗向左吹;二是甲車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，風(fēng)相對(duì)甲車(chē)向左，風(fēng)
把小旗向左吹;三是甲車(chē)向左運(yùn)動(dòng)但速度小于風(fēng)速，因此風(fēng)仍能把小旗向左吹.對(duì)于乙車(chē)，則只有乙車(chē)向左運(yùn)動(dòng)并且速度大于風(fēng)速時(shí)，風(fēng)才能把小旗向右吹.故只有選項(xiàng)D正確.
3.(坐標(biāo)系的建立及應(yīng)用)一個(gè)小球從距地面4m高處落下，被地面彈回，在距地面1m高處被接住.坐標(biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2m處，向下為坐標(biāo)軸的正方向.則小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、被接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是( )
A.2m，-2m，-1m
B.-2m,2m,1m
C.4m,0,1m
D.-4m,0，-1m
答案 B
解析 根據(jù)題意建立如圖所示的坐標(biāo)系，A點(diǎn)為拋出點(diǎn)，坐標(biāo) 為-2m，B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，D點(diǎn)為落地點(diǎn)，坐標(biāo)為2m，C點(diǎn)為小球被接住的點(diǎn)，坐標(biāo)為1 m，所以選項(xiàng)B正確.
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教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能：
(1)理解質(zhì)點(diǎn)的概念，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)理解參考系的選取在物理中的作用，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。
(3)會(huì)用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化。出國(guó)留學(xué)網(wǎng)
2.過(guò)程與方法：
(1)體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系，通過(guò)幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中，自主升華為物理概念。
(2)通過(guò)參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問(wèn)題的方法，讓學(xué)生從熟悉的常見(jiàn)現(xiàn)象和已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，提示參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)的能力。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：
熱愛(ài)自然，關(guān)心科技，正確方法，科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)概念的理解，如何選取參考系。
難點(diǎn)：什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)。
教學(xué)工具
教學(xué)課件
教學(xué)過(guò)程
(一)物體和質(zhì)點(diǎn)
1.質(zhì)點(diǎn)：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn).
2、為什么要引入質(zhì)點(diǎn)的概念?
質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)的抽象，在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這種物理模型之一。
3、什么樣的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)?
(二)參考系
關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們肯定有許多的看法，下面我們一起來(lái)圍繞幾個(gè)常見(jiàn)的場(chǎng)景進(jìn)行討論。(1)坐火車(chē)旅行圖片(2)飛機(jī)投彈圖片(3)地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)圖片
請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)想一下，你和一位同伴正坐在這輛火車(chē)上，鐵路邊的人看到火車(chē)中的乘客是什么情景，而同伴認(rèn)為你是怎樣的。
地面上的人觀察跳傘運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)是怎樣的下落情況，而飛機(jī)駕駛員看跳傘運(yùn)動(dòng)員是怎樣下落的。
地球在繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而我們卻沒(méi)感覺(jué)到這又是為什么。
雖然說(shuō)物體的運(yùn)動(dòng)是永恒的，但在描述某一物體的位置隨時(shí)間的變化，卻又總是相對(duì)于其它物體而言的，這便是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。---看來(lái)，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)即位置隨時(shí)間的變化，首先要選定“某個(gè)其它物體”做參考，然后再觀察研究對(duì)象相對(duì)于這個(gè)選定物體的位置是否隨時(shí)間變化以及怎樣變化。象以上分析的，用來(lái)做參考的物體稱為參考系。
由于運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性，凡是提到運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該弄清楚它是相對(duì)哪個(gè)參考系而言的，要比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系，比較才有意義!參考系選擇得當(dāng)就會(huì)使問(wèn)題研究變的簡(jiǎn)潔、方便!比如，一個(gè)星際火箭在剛發(fā)射時(shí)，主要研究它相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)，所以把地球選作參考系，但是，當(dāng)火箭進(jìn)入繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道時(shí)，為了研究的方便，便將太陽(yáng)選作參考系。為研究物體在地面上的運(yùn)動(dòng)，選地球作參考系最方便。再如，初中有這一問(wèn)題，有一隊(duì)伍正在勻速前進(jìn)，通訊員從隊(duì)尾勻速行至隊(duì)首，再?gòu)年?duì)首行至隊(duì)尾，求時(shí)間。這一問(wèn)題我們選擇隊(duì)伍作參考系就非常方便。因此，選擇參考系是研究問(wèn)題的關(guān)鍵之一。
(三)坐標(biāo)系
如果一個(gè)可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體沿直線運(yùn)動(dòng)，怎樣定量描述物體的位置變化呢?
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，如果物體在一維空間運(yùn)動(dòng)，即沿一條直線運(yùn)動(dòng)，只需建立直線坐標(biāo)系，就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置;如果物體在二維空間運(yùn)動(dòng)，即在同一平面運(yùn)動(dòng)，就需要建立平面直角坐標(biāo)系來(lái)描述物體的位置;當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，則需要建立三維坐標(biāo)系。
其三要素是：原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度。
同學(xué)們認(rèn)為怎樣確定坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸、原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度呢?
對(duì)質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻為時(shí)間的起點(diǎn)。
學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目思考書(shū)中提出的問(wèn)題。
課后小結(jié)
1.知識(shí)整理：質(zhì)點(diǎn) 參考系 坐標(biāo)系
2.研究方法
抓住實(shí)際物理現(xiàn)象的主要因素，忽略次要因素，排除非本質(zhì)因素的干擾，突出反映事物的本質(zhì)特征，從而使物理現(xiàn)象或過(guò)程得到簡(jiǎn)化，建立物理模型，這就是我們必須掌握的科學(xué)研究方法——科學(xué)抽象。
課后習(xí)題
把質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系的定義抄寫(xiě)在作業(yè)本上。
高一物理上冊(cè)必修1《質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》教案【二】
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
1.理解什么是質(zhì)點(diǎn)，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型.
2.能說(shuō)出把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件.
3.知道參考系，知道對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性.
4.知道坐標(biāo)系及其種類.
教學(xué)重難點(diǎn)
1.什么是質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型.
2.把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件.
3.參考系，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性.
教學(xué)過(guò)程
[知識(shí)探究]
一、質(zhì)點(diǎn)
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
1.2013年田徑世錦賽男子100米飛人大戰(zhàn)，牙買(mǎi)加選手博爾特以9秒77逆轉(zhuǎn) 摘金.教練員在研究博爾特的擺臂和步幅對(duì)速度的影響時(shí)，能否把他看成一個(gè)“點(diǎn)”?在研究博爾特百米比賽所用的時(shí)間時(shí)，能否把他看成一個(gè)“點(diǎn)”?
答案 不能 能
2.在由北京開(kāi)往廣州的列車(chē)上，小偉想研究火車(chē)的運(yùn)行時(shí)間，能否把火車(chē)看成一個(gè)“點(diǎn)”?如果要研究火車(chē)通過(guò)一架鐵路橋的時(shí)間，能否把火車(chē)看成 一個(gè)“點(diǎn)”?
答案 能 不能
[要點(diǎn)提煉]
1.質(zhì)點(diǎn)：在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，而突出“物體具有質(zhì)量”這個(gè)要素，把它簡(jiǎn)化成一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn).
2.質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn)
(1)質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，它忽略了物體的大小和形狀等次要因素，而突出了物體具有質(zhì)量這個(gè)主要因素.它與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)區(qū)別.
(2)質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的物理模型，實(shí)際上不存在(填“存在”或“不存在”).
3.物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形狀對(duì)研究問(wèn)題的影響可以忽略不計(jì).
[延伸思考]
很大的物體一定不能看做質(zhì)點(diǎn)，而很小的物體一定可以看做質(zhì)點(diǎn)嗎?請(qǐng)舉例說(shuō)明.
答案 不是.研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)可以把地球看做質(zhì)點(diǎn)，而研究乒乓球的發(fā)球(如旋轉(zhuǎn)問(wèn)題)時(shí)不能把乒乓球看做質(zhì)點(diǎn).
二、參考系
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
在奔馳的大巴中，小偉看著窗外說(shuō)：“快看，樹(shù)在飛快地往后跑!”小霞看了說(shuō)：“不對(duì)，是我們和汽車(chē)在往前跑，樹(shù)怎么會(huì)動(dòng)呢!”科學(xué)老師笑咪咪地說(shuō)：“你們說(shuō)得都對(duì)!”你同意科學(xué)老師的說(shuō)法嗎?為什么?
答案 同意.對(duì)于一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)情況的描述，取決于所選的參考系，選取的參考系不同，對(duì)同一物體運(yùn)動(dòng)的描述也往往不同.
[要點(diǎn)提煉]
1.參考系：在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來(lái)做參考的其他物體叫參考系.
2.參考系對(duì)觀察結(jié)果的影響
(1)選取的參考系不同，對(duì)同一個(gè)物體運(yùn) 動(dòng)的描述也往往不同.
(2)運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性：如果一個(gè)物體相對(duì)參考系位置不變，我們就說(shuō)這個(gè)物體是靜止的;如果物體相對(duì)參考系的位置改變，我們就說(shuō)這個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的.靜止是相對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的，而運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)(填“相對(duì)”或“絕對(duì)”)的.
3.參考系的選取原則：參考系的選取可以是任意的.在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取 以研究問(wèn)題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則.如果題目不做特殊說(shuō)明，都是選地面為參考系.
三、坐標(biāo)系
[問(wèn)題設(shè)計(jì)]
描述下列三種運(yùn)動(dòng)需要建立怎樣的坐標(biāo)系呢?
(1)描述百米運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的位置.
(2)描述滑冰場(chǎng)上花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的位置.
(3)描述翱翔在藍(lán)天上的飛機(jī)的位置.
答案 (1)以起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立一維直線坐標(biāo)系;
(2)以滑冰場(chǎng)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，向東為x軸正方向，向北為y軸正方向，建立二維平面直角坐標(biāo)系;
(3)確定一點(diǎn)(如機(jī)場(chǎng)所在位置)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立三維空間直角坐標(biāo)系.
[要點(diǎn)提煉]
1.要準(zhǔn)確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)系上包括原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度.
2.研究質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般建立一維直線坐標(biāo)系，坐標(biāo)軸上的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)的一個(gè)位置.
3.坐標(biāo)值的正負(fù)表示物體所在位置在原點(diǎn)的正方向還是負(fù)方向上;坐標(biāo)值的絕對(duì)值表示物體所在位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離.
[典例精析]
一、對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解
例1 下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中，正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型，實(shí)際上并不存在，所以引入這個(gè)概念沒(méi)有多大意義
B.體積很小的物體更容易看作質(zhì)點(diǎn)
C.凡輕小的物體，皆可看作質(zhì)點(diǎn)
D.當(dāng)物體的形狀和大小對(duì)所研究的問(wèn)題屬于無(wú)關(guān)或次要因素時(shí)，即可把物體看作質(zhì)點(diǎn)
解析 建立理想化模型是物理中重要的研究方法，對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題的研究有重大意義，A錯(cuò)誤;一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)不應(yīng)看其大小，關(guān)鍵是看其大小對(duì)于 研究的問(wèn)題的影響能否忽略，體積很小的物體有時(shí)可以看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤;一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)不以輕重而論，C錯(cuò)誤;物體能否看成質(zhì)點(diǎn)取決于其大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題是否屬于無(wú)關(guān)或次要因素，若是就可以看成質(zhì)點(diǎn)，D正確.
答案 D
例2 分析研究下列物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究對(duì)象能看做質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.研究“嫦娥三號(hào)”“奔月”的過(guò)程
B.研究奧運(yùn)冠軍鄧琳琳在平衡木上的動(dòng)作
C.研究從斜面上滑下的木塊的滑行時(shí)間
D.研究運(yùn)動(dòng)員發(fā)出的弧旋乒乓球的旋轉(zhuǎn)情況
解析 研究“嫦娥三號(hào)”“奔月”的過(guò)程，其形狀、大小可以忽略不計(jì)，可以把它看成質(zhì)點(diǎn).對(duì)鄧琳琳在平衡木上的動(dòng)作進(jìn)行技術(shù)分析，不能把她看做質(zhì)點(diǎn).從斜面 上滑下的木塊，其各部分的運(yùn)動(dòng)情況都相同，故可把木塊看做質(zhì)點(diǎn).弧旋乒乓球在轉(zhuǎn)動(dòng)，其各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不同，研究其旋轉(zhuǎn)情況時(shí)不能把它看做質(zhì)點(diǎn).
答案 AC
二、參考系與相對(duì)運(yùn)動(dòng)
例3 下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)的描述中，參考系的選取符合描述的是( )
A.詩(shī)句“飛流直下三千尺”，是以“飛流”作為參考系的
B.“錢(qián)塘江觀潮時(shí)，觀眾只覺(jué)得潮水撲面而來(lái)”，是以潮水作為參考系的
C.“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過(guò)萬(wàn)重山”，是以萬(wàn)重山作為參考系的
D.升國(guó)旗時(shí)，觀察到國(guó)旗冉冉升起，是以國(guó)旗作為參考系的
解析 選項(xiàng)A中的研究對(duì)象是“水”，故是以地面為參考系，該選項(xiàng)錯(cuò)誤;選項(xiàng)B中的研究對(duì)象是“潮水”，是以觀察者為參考系，該選項(xiàng)錯(cuò)誤;選項(xiàng)C中的研究對(duì)象是“輕舟”，是以萬(wàn) 重山為參考系，該選項(xiàng)正確;選項(xiàng)D中的研究對(duì)象是“國(guó)旗”，是以地面或旗桿為參考系的，該選項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案 C
三、坐標(biāo)系的建立及應(yīng)用
例4 在60周年國(guó)慶盛典上，游行的隊(duì)伍和彩車(chē)依次從天安門(mén)前經(jīng)過(guò)，以北京長(zhǎng)安街為坐標(biāo)軸，向西為正方向，以長(zhǎng)安街中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立一維直線坐標(biāo)系.一輛彩車(chē)最初在原點(diǎn)以東3km處，一段時(shí)間后行駛到原點(diǎn)以西2km處.這輛彩車(chē)的最初位置和最終位置坐標(biāo)分別是( )
A.3km;2km B.-3km;2km
C.3km;-2km D.-3km;-2km
解析 坐標(biāo)軸的正方向向西，則位置在原點(diǎn)以西為正，在原點(diǎn)以東為負(fù).彩車(chē)最初在原點(diǎn)以東且距原點(diǎn)3km處，所以最初位置坐標(biāo)是-3km，同理，最終位置坐標(biāo)是2km，故B正確.
答案 B
[自我檢測(cè)]
1.(對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解)在以下情況中可將所研究的物體看成質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.研究撬棒撬物體時(shí)用力大小與支點(diǎn)位置的關(guān)系
B.研究“玉兔”號(hào)從“嫦娥”的懷抱中“走”出來(lái)，即兩器分離過(guò)程中“玉兔”一連串技術(shù)含量極高的“慢動(dòng)作”
C.研究“玉兔”號(hào)巡視器巡視月球時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡
D.研究旋轉(zhuǎn)的電扇扇葉所受阻力大小的影響因素
答案 C
解析 質(zhì)點(diǎn)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?wèn)題的方便而引入的一種理想化模型.C情景中物體的大小和形狀能忽略，因而可看成質(zhì)點(diǎn);支點(diǎn)位置影響用力大小，撬棒不可以看做質(zhì)點(diǎn);研究“嫦娥”、“玉兔”兩器分離過(guò)程中的技術(shù)動(dòng)作時(shí)，不能把“玉兔”看成質(zhì)點(diǎn);扇葉所受阻力與扇葉的形狀、大小有關(guān)，不能看做質(zhì)點(diǎn).故選C.
2.(參考系與相對(duì)運(yùn)動(dòng))觀察圖1中的煙和小旗，關(guān)于甲、乙兩車(chē)相對(duì)于房子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是( )
圖1
A.甲、乙兩車(chē)一定都向左運(yùn)動(dòng)
B.甲、乙兩車(chē)一定都向右運(yùn)動(dòng)
C.甲車(chē)可能運(yùn)動(dòng)，乙車(chē)向右運(yùn)動(dòng)
D.甲車(chē)可能靜止，乙車(chē)向左運(yùn)動(dòng)
答案 D
解析 題圖中房子相對(duì)于地面是靜止的，由煙囪冒出的煙向左飄，可知此時(shí)風(fēng)向向左(相對(duì)于地面而言).甲車(chē)上的小旗向左飄，則有三種可能的情況：一是甲車(chē)不動(dòng)，風(fēng)把小旗向左吹;二是甲車(chē)向右運(yùn)動(dòng)，風(fēng)相對(duì)甲車(chē)向左，風(fēng)
把小旗向左吹;三是甲車(chē)向左運(yùn)動(dòng)但速度小于風(fēng)速，因此風(fēng)仍能把小旗向左吹.對(duì)于乙車(chē)，則只有乙車(chē)向左運(yùn)動(dòng)并且速度大于風(fēng)速時(shí)，風(fēng)才能把小旗向右吹.故只有選項(xiàng)D正確.
3.(坐標(biāo)系的建立及應(yīng)用)一個(gè)小球從距地面4m高處落下，被地面彈回，在距地面1m高處被接住.坐標(biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2m處，向下為坐標(biāo)軸的正方向.則小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)、被接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是( )
A.2m，-2m，-1m
B.-2m,2m,1m
C.4m,0,1m
D.-4m,0，-1m
答案 B
解析 根據(jù)題意建立如圖所示的坐標(biāo)系，A點(diǎn)為拋出點(diǎn)，坐標(biāo) 為-2m，B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，D點(diǎn)為落地點(diǎn)，坐標(biāo)為2m，C點(diǎn)為小球被接住的點(diǎn)，坐標(biāo)為1 m，所以選項(xiàng)B正確.
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