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1第一节质点参考系和坐标系教学目标[知识与技能]1、理解质点的定义，知道质点是一个理想化的物理模型。初步体会物理模型在探索自然规律中的作用。2、知道参考系概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。3、理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。[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。让学生将生活实际与物理概念相联系，通过具体事例引出质点的这个理想化的模型。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中的概念。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的生活经验出发，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，促使学生养成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力。3、体会用坐标方法描述物体位置的优越性，可用不同的方法设计实验并体会比较，增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力。[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。重点难点[重点]质点概念的理解；在研究具体问题时，如何选取参考系；坐标系描述位置及其变化的思想方法。[难点]在什么情况下可以把物体看作质点，即将一个实际的物体抽象为质点的条件。课前导学主干知识活学活用不考虑物体的______和_______，而把物体简化为一个有_______的点，称之为质点物体能否看成质点的条件：（1）_____________________（2）_______________（3）描述物体的运动时，被用来做____________叫参考系。描述一个物体的运动时参考系的选择是__________，但是，选择不同的参考系来观察同一物体其结果会_________，因此，运动的描述具有_______性。为了描述物体的_______及其________，需要在________上建立适当的坐标系。坐标系必须具备的三个要素是__________________________1、在下列运动中，研究对象可当作质点的有（）A、做花样溜冰的运动员B、运行中的人造地球卫星C、转动中的砂轮D、在冰面上滑动的小石块答案：BD2、关于参考系的选取，以下说法正确的是（）A、参考系必须选取静止不动的物体B、参考系就是不动的物体C、任何物体都可以被选作参考系D、参考系必须是和地面连在一起的物体答案：C3、以下对于坐标系的理解正确的是（）A、坐标系能定量地描述物体的位置及位置的变化B、坐标系必须有两个以上的坐标轴C、坐标系的原点一定要在地面上D、坐标系的单位都要统一成米答案：A运动的描述参考系质点坐标系2情景导入导语一：我国自1999年11月20日6时30分07秒发射“神舟一号”飞船以来，已经发射了多颗神舟系列飞船，假如，有一天你到了发射场上，面对几十米高的运载火箭，你能不能把它当成一个小小的点呢？生：不能。师；当飞船在太空中遨游的时候，我们在地面上能不能把它当成一个点呢？生：能。导语二：如果我们班有两名同学并排坐到了飞行的飞船里面，在地面上看他们是运动的还是静止的？生：运动的。师：那么，当这两个同学中的一个看另一个的时候，他是静止的呢，还是运动的？生：静止的。讨论后会有同学得出正确答案，教师可观察，找说正确答案的同学回答。导语三：飞船在发射场上竖直上升了300米，能否建立一个坐标系来描述此刻飞船的位置呢？生：可以。互动探究一、物体和质点通过预习，我们知道机械运动是自然界中最简单、最基本的运动。在这一章，我们研究怎样描述物体的运动。问题：详细描述物体的运动有什么困难?我们需要了解物体各部分运动的区别吗?互动讨论：要准确描述物体的运动，特别是物体各部分的详细运动情况，并不是一件很容易的事。因为物体本身都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般并不一样。师：据报道，“神舟”六号飞船载人舱长7．4m，直径2．8m，用长58m、重达480t的“长征”2号火箭发射．升空后，显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点。科学家研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗?生：不需要，我们可以用荧光屏上的小光点代替这个飞船。指出：我们在处理有些问题时，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。1、质点的概念：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。讨论案例（1）地球是一个庞然大物，直径约为12800km。研究地球绕太阳的公转时，能不能把它看成质点？研究地面上各处季节变化时，能不能把它看成质点？参考答案：若研究地球绕太阳公转时，由于地球本身的大小比地球到太阳的距离小得多，则可以把地球看作质点；但若研究地面上各处季节变化时，则不能把其看作质点。讨论案例（2）乒乓球小而轻，直径仅4cm，质量约2.7g。能不能把乒乓球看成质点？参考答案：运动员研究各种旋转球的打法时，要关注球的受力部位和受力方向对旋转的影响。这种情况下，必须考虑到球的大小和形状，不能把它简化为一个点。讨论案例（3）撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目，一般来说可以把撑杆跳运动分为如下几个阶段：助跑、撑杆起跳、越过横杆。讨论并思考后回答。在下列几种情况下运动员能否被看作质点：①教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点?②分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点?③测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时，能否将其看成质点?参考答案：①不能，纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作，也就是说不能忽略运动员的形状和大小。②能，分析助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作。③能。因为只看运动达到的高度，而不看他身体的大小。2、将物体看作质点的条件：（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，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，如果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3球简单看作质点。二、参考系讨论案例:我国的的飞机已经具备了空中加油的能力，分别从地面上看的角度和从飞行员的角度讨论加油机和战斗机的运动状态。师：平时我们说树木、房屋是静止的，行驶的汽车是运动的，这是以地面作标准来说的。坐在行驶的火车里的乘客，认为自己是静止的，而在车厢里走动的乘务员在运动，他还认为路旁的树木在向后倒退，这些都是以车厢作标准来说的。在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体——参考系。1、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个选来作标准的参照物称为参考系。描述一个物体的运动时，参考系可以任意选择。讨论案例：教材图1.1-4中，匀速飞行飞机上的驾驶员观察到跳伞员运动的路线（轨迹）是什么样的？而地面上的人看到跳伞员运动的路线（轨迹）是什么样的？提出问题：同一现象的观察，为什么会得出两种不同的结论？这又说明了什么？参考答案：飞行员以飞机（或自己）为参考系来观察，跳伞员相对飞机位置在下移；而地面上的人是以地面为参考系来观察的，跳伞员相对地面即在靠近，又在向前飞行。2、参考系是可任意选择，但是，选择不同参考系来观察同一物体的运动，其结果会有所不同。因此，选择参考系的原则要使运动和描述尽可能简单。比如，研究地面上物体的运动，常选择地面或相对地面静止的物体作参考系。讨论：（1）电影《闪闪的红星》中有两句歌词：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。”这其中分别描述了两种运动情景，那么它们分别是以什么为参考系的？（2）“月亮在白莲花般的云朵里穿行。”（3）毛主席的诗里有一句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，而我们感觉是静止不动的，这与诗句里的描述是否矛盾？说明理由。参考答案：（1）前者以河岸为参考系；后者以竹排为参考系。（2）这是以云朵为参考系的。（3）毛主席的诗句以地心为参考系；我们感觉静止不动是以地面为参考系。这种说法不矛盾，是参考系的选择不同。人随地球一起围绕地轴自转，而且地球赤道周长大约是s=4.0×104km，即大约为八万里。三、坐标系提出问题：我们常说“我就在你附近”，或者说走了大约几百米等不术确切的话。但有时需要准确地描述某个物体所在的位置，如地理上用纬度和经度来确定某个地点。在军事、大地测量等领域常采用全球卫星定位系统(GPS)来确定方位。一般说来，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。如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系来描述。师：画坐标的三个要素是什么？答案：坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。重点、难点剖析一、对质点概念的理解：并不是很大的物体就不能当质点，也不是很小的物体就可以当质点，或者说平动的物体就一定能当质点，关键是看物体的形状和大小在研究的运动中是否为次要因素。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。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。在物理学的研究中，“理想模型”的建立具有十分重要的意义。理想模型可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的的偏差，在现实世界中，有许多实际的事物在一定条件下，作为一种近似，都可以当做理想模型来处理。二、对参考系的进一步认识1、运动的相对性虽然说物体的运动是永恒的，但在描述某一物体的位置随时间的变化，却又总是相对于其它物体而言的，选择的参考系不同，观察到的运动情况可能不同。这便是运动的相对性。2、物体是运动还是静止的判断不论物体是静止的还是运动的，一旦被选作参考系，就认为其是静止的。如果物体相对于参考4系的位置在变化，则表明物体相对于该参考系在运动；如果物体相对于参考系的位置不变，则表明物体相对于该参考系是静止的。三、坐标系的特点1、我们建立坐标系的目的是描述物体的位置随时间的变化规律，所以建立的原则是方便我们对问题的研究。例如，对于质点的直线运动，一般选取质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取计时起点为坐标轴的原点。2、由于坐标系是建立在参考系上的，所以坐标原点相对参考系是静止的，坐标原点选取的位置不同，同一时刻物体的位置坐标就不同。坐标值的正负表示与坐标原点的方位关系，数值表示相对坐标原点（或坐标轴）的距离。典例剖析类型一质点的概念例1在以下的哪些情况中可将物体看成质点（）A、研究某学生骑车回校的速度B、对这位学生骑车姿势进行生理学分析C、研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D、研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面解析：根据质点的定义，研究学生骑车回校的速度只是讨论学生与学校之间的位置随时间的变化关系，无须讨论学生的骑车动作和自行车的行驶方法原理，故可把其看成质点。对学生的骑车姿势进行分析时，学生的身躯和四肢就构成研究的对象，故不能把学生看成质点。火星探测器的大小相