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第1节质点参考系和坐标系一、设计思想本节是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础。本节教学内容包括机械运动及其特点，质点概念及其提出、分析和建立的过程；参考系和坐标系，质点位置和运动的定性描述和定量描述。与旧教材相比，主要变化有以下几点：1．教学次序的调整。旧教材先讲参考系，后讲质点，新教材先讲质点，后讲参考系，着重强调研究运动的逻辑过程。2．质点概念呈现方式的变化。旧教材质点的定义和判定，新教材从实际出发，提出问题，合理简化，建立模型，重视质点概念建立的一般过程，强调建立物理模型是研究物理问题的科学方法。3．增加了坐标系，初步学习用数学表达物理规律的方法。增加了物理与科学技术的联系。教材编写的指导思想是重视知识的建立过程，渗透建立物理模型和建立参考系的一般研究方法。质点是高中物理提出的第一个理想模型，建立理想模型是突出主要方面,忽略次要因素。模型的建立源于具体事物，又高于具体事物。是感知和思维的产物。质点模型的建立是一种典范，又有普遍意义。建立模型的目的不是记住质点的概念，而是要通过这一过程培养科学的思维方法。参考系的重点是在不同参考系中描述同一运动，使学生充分认识其对描述运动的重要性。一维坐标描述直线运动物体的位置是本节的重点。教学中要让学生体会到数理结合的魅力。“科学漫步”栏目中的“全球卫星定位系统”是扩展性内容，其后附有进一步研究的问题，例如“这个定位器处于我国哪个城市的什么部位？从显示屏中你还能获得哪些信息？”。这样做的目的也是使学生养成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获得知识的能力。这类问题不作为针对所有学生的强制性要求。二、教学流程图[来源:学科网]引入观察图片后,画家用画笔描述自然,文学家用语言描述世界.科学家用什么描述运动呢?(设问)[来源:学科网]三、三维目标1．知识与技能：（1）理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。（2）理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。质点什么是质点?．为什么要引入质点的概念？物体什么情况下可以看成质点？参考系什么是参考系?．如何选取参考系？1、如何判断物体运动和静止？2、参考系选取依据是什么？3、选择不同的参考系，观察的结果是否一样？4、比较两个物体的运动情况，可以选择两个参考系吗？坐标系为什么要建立坐标系?．如何建立坐标系？巩固练习（3）会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。2．过程与方法：（1）体会物理模型在探索自然规律中的作用，让学生将生活实际与物理概念相联系，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经验出发，体验不同参考系中运动的相对性，提示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性，促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力。3．情感态度与价值观：热爱自然，关心科技，正确研究方法，从科学抽象这研究方法中，渗透研究问题时抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。知道运动是绝对的，静止是相对的，渗透辩证唯物主义的世界观。三、重点、难点重点：质点概念的建立过程。体会模型的建立过程对了解和学会物理研究方法有重要作用。在研究问题时，能适当选取参考系来描述物体的运动，能用坐标系定量描述物体的位置和位置变化。难点：什么情况下可以把物体看成质点。学生第一次接触理想模型，尚且不能准确把握问题性质，在具体问题中是否可把物体看成质点是较困难的。。四、教具液晶投影机、笔记本电脑、三角尺。四、教学过程（一）引入1．观看一段反映物体运动的图片，然后思考问题。雄鹰在空中翱翔，刘翔跨栏，地球公转,气势磅礴的瀑布飞流直下,高速铁路列车飞奔.那么作为我们未来的科学家，我们怎样描绘物体的机械运动呢？（一）质点在研究某一问题时，对影响结果非常小的因素常忽略。常建立一些物理模型，这是一种科学抽象。[讨论与交流]1．地球是一个庞然大物，直径约为12800km，与太阳相距1．5×l08km．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?2.研究火车在沿平直轨道运动时，可以把火车看作质点吗？研究火车过桥呢？研究火车车轮上各点的运动情况呢？这些情况下能把火车看作质点吗？通过讨论与交流。刚才，同学们其实已经做了一件伟大的事，什么伟大的事呢，在研究某一问题时，对结果影响非常小的因素把它忽略掉，突出研究对象的主要方面，这是一种科学抽象，物理学中称之为物理模型。例如，刚才研究地球公转时把地球本身的大小、形状忽略不计，突出地球具有质量，而把地球简化为一个有质量的点就是建立了物理模型，物理学中称这种不考虑物体的大小和形状，而突出物体具有质量的点，称为质点。于是，对实际物体运动的描述就转化为对质点运动的描述。那么什么情况下可以把物体看作质点，质点又有哪些特征？1．一个物体能否被看作质点，取决于所研究问题的性质，它的大小和形状在所研究问题中是否可以忽略不计，而与自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。即使是同一个物体，在研究的问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况可能不可以看作质点。2．质点是没有大小，没有形状，具有物体全部质量的点。3．质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型[来源:学|科|网Z|X|X|K]思考：1、下列关于质点的说法正确的是（）A、质点是一个理想化模型，实际并不存在B、因为质点没有大小，所以与几何中的点没有区别C、凡轻小的物体，都可看作质点D、如果物体的大小和形状对所研究的问题属于无关或次要因素，就可以把物体看作质点[来源:学科网]2、研究下列运动时，可以把物体看作质点的是（）A、做精彩表演的花样滑冰运动员B、参加马拉松比赛的运动员C、研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹时的火星探测器D、研究绕地球运动一周所用时间的航天飞机[来源:Z.xx.k.Com]（二）参考系研究机械运动，用来做参考的物体称为参考系。看录像后，让学生围绕几个常见的场景进行讨论：（1）坐火车旅行图片（2）飞机投弹图片（3）地球绕太阳转动图片提出讨论问题请同学们设想一下，你和一位同伴正坐在这辆火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为你是怎样的?地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况，而飞机驾驶员看跳伞运动员是怎样下落的?通过学生思想探究，明确以下问题1、如何判断物体运动和静止？2、参考系选取依据是什么？3、选择不同的参考系，观察的结果是否一样？4、比较两个物体的运动情况，可以选择两个参考系吗？思考练习：1．以下说法正确的是（）A、参考系就是不动的物体B、任何情况下，只有地球才是最理想的参考系C、不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么运动的D、同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果2、甲、乙、丙三架光电梯，甲中乘客看到一座高楼在向下运动，乙中乘客看甲在向下运动，丙中乘客看甲、乙都在向上运动，这三架电梯的运动情况可能有那些？归纳：1、运动和静止都是相对于参考系的．2、参考系的选取是任意的。3、选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样．4、选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便．5、比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义因此，选择参考系是研究问题的关键之一。（三）坐标系如果一个可以看作质点的物体沿直线运动，怎样定量描述物体的位置变化呢？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；例1：一个物体从桌面上方离桌面0.2m处下落了0.5m后静止，若以桌面上某一点为坐标原点，取竖直向上为正方向，则物体的最终坐标为。学生阅读教材“科学漫步”栏目思考书中提出的问题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，则需要建立三维坐标系。（四）课堂小结：1．知识整理：质点参考系坐标系2．研究方法抓住实际物理现象的主要因素，忽略次要因素，排除非本质因素的干扰，突出反映事物的本质特征，从而使物理现象或过程得到简化，建立物理模型，这就是我们必须掌握的科学研究方法——科学抽象。