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第一章运动的描述第一课质点、参考系与坐标【教学目标】1．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；②理解运动的相对性，明确参考系在运动研究中的作用，能根据实际情况选择适当的参考系；③认识一维坐标系，掌握坐标系简单应用。2．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。让学生通过生活实际与物理概念想联系，通过具体事例建立质点模型；②通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法。让学生从生活中常见的运动出发，理解运动的相对性，选择参考系对研究运动的重要性。③列举生活中确定物体位置的不同方法，理解坐标的意义与坐标在描述物体位置的优越性，体会科学研究的过程与方法。情感态度与价值观①通过质点概念的研究，渗透在科学研究过程中抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想；②认识运动是中的普遍现象，理解运动与静止的相对性，培养学生热爱科学，勇于探索的精神。【教学过程】一．问题引入问题1：什么叫机械运动？物体位置的变化。问题2：如何确定物体的位置？通过坐标。问题3：运动是相对的，坐标建立在哪？建立在匀速运动的物体上。这个问题称之为参考系。问题4：物体之大，如何确定物体的位置？你希望物体越大越好，还是越小越好？越小越好，可以精确确定物体的位置。物体大小是一定的，有时可以将物体用一个理想的点来表示。总结：要描述物体的机械运动，所以我们有必要研究质点、参考系与坐标等概念。二．质点的概念质点概念的引入：用ＰＰＴ给学生两幅体育运动中的图片，由此向学生提出问题。其中图1.1-1为美国选手拜尔宾/阿格斯特在北京进行的2004年中国杯世界花样滑冰大奖赛冰舞比赛中。图1.1-2．举世瞩目的男子110米栏的决赛。中国选手刘翔获得金牌，他的成绩为12秒91，打破奥运纪录，同时也追平了世界纪录。图为刘翔在比赛中。问题：这两幅图中，那一幅可以将运动员看成点？图1.1-1中是展示给人们运动员身体各点的协调美，无法用一点去展示运动员的运动美。而图1.1-2中是展示给人们的是速度美，如果用一点用表示，更加容易来精确研究运动员的运动速度，所以可以看成一点。总结：将物体看成一个有质量的点，该点称为质点。只有能用一点代表物体的运动，才可以将物体看成质点。例题1：下列各种运动中，哪一种可以看成质点：(A)比如做花样滑冰的运动员(B)研究地球绕太阳转动(C)研究地球的自转(D)测定火车通过南京长江大桥的时间。解析：做花样滑冰运动员，人们关心的不是速度，而是运动员的动作，身体各部分的习调性，因此无法用一点来替代。同样研究地球的自转过程中，地球各点的速度大小与方向均不相同，因此也无法用一点去替代各点的运动。但在研究研究它绕太阳的转动，并不关注地球各点的速度，只是研究绕太阳转动情况，可以用一点去替代。火车通过大桥，火车长度与大桥长度相比不能忽略不计，因此不能看成质点，如果研究火车从北京开往南京的时间，就可以将火车看成质点。总结：为了能精确手描述物体位置，将物体看成一个理想的点。质点是一种理想的物理模型。当物体能用点来代表所要研究的运动形式，就可以将物体看成质点。图1.1-1图1.1.2三．参考系问题讨论：问题1：静止在地面上的人看火车是运动的，看路边的树是静止的。火车里的人看路边的树木是运动的。请讨论，究竟谁是运动的，谁是静止的？为什么人们容易接受树木是静止的？运动是相对的，而人们生活在地球上，一般习惯地认为地面是静止的。问题2：如图1.1-3所示，跳伞运动员从匀速运动的飞机上跳下，对地面来讲，物体做何运动？对飞机上人来讲做何运动？对谁运动更简单？对地面来讲，运动员做曲线运动，对飞机来讲做直线运动。对飞机运动员的运动比较简单。总结：运动是相对的，我们选择一个物体做参照来研究另一个物体的运动，这个参照的物体称为参考系。参考系如何选择，一般为了运动更加简单。例2：人划船逆流而上，当船行到一座桥下时，一木箱落入水中立刻随水漂向下游，船继续前进，过了15min，船上的人才发现木箱丢了，于是立即返回追赶。求船返回到追上木箱所花的时间(船对水速度大小不变，不计船掉头的时间)。解析：如果选择流动的水为参考系，即认为水不动，那船相对于水在两个过程上速度大小不变，所以仍然用15min即可追赶到木箱。此题因为选择了水做参考系，使船的运动变得简单。如果选用静止的岸做参考系，问题要复杂多了。思考题：我们在地球上看月球绕地球转动，转动的周期为27.3天，而且我们始终看到的一面，另一面总是背向地球。由此，能否推出月球有无自转？如果自转，自转周期为多少？如果我们站到月球上看地球，地球相对月球做何种运动？解析：如果月球不自转，在地球上看月球应该能看到月球所有的面，而我们只看到一面，说明月球也在自转，而且自转周期与月球的公转周期相同时，我们只能看到他的一面(可以由同学进行实际体验，一个人绕讲台转一圈，且总要面对讲台)。那么，人在月球上看地球，只能在朝向地球的一面才能看到，而且看地球不动。四．坐标概念的引入：如果我们规定靠门的一列同学为第一组，靠讲台的一排为第一排，现在请图1.1-3第四组第3列同学站起来。(该同学站起来)你为什么站起来？这个问题，教师就是用一组数字确定了同学的位置。这就是坐标。总结：用来确定物体位置的称之为坐标。问题思考：请同学们说出你家的住址，邮件地址。在海洋中航行的船是如何确定自己位置的？住址是家的坐标，有了这个坐标，就可以确定家的位置。船舶是根据地球的经度与纬度来确定位置的。问题1：在研究运动的物体，是如何确定物体的位置？坐标。如果物体在一条直线上运动，就可以通过一维坐标，如果在平面上运动可以用二维坐标，同样，在空间运动，用三维坐标。注意：这里的坐标与数学中的坐标相同，只是要加单位(如：米)。五．课堂小结机械运动是物体位置的变化，而位置需要用坐标来确定，为了精确确定物体的坐标，需要将物体看成一个理想的点(质点)，而运动是相对的，因此坐标必须建立在参考系上(我们认为参考系是静止的)，参考系的选择一般我们习惯于静止的地面，但为了研究运动的简单而选择适当的参考系(注意，这里一般均选择匀速运动的参考系)。