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质点参考系和坐标系一、考点同步解读近年来高考涉及本节内容的主要考点有质点，参考系及坐标系等，一般以选择题的形式出现，主要考查参考系的选取，质点模型的建立以及理论联系实际的问题。虽然本节知识在高考中单独命题的概率很小，但是在以后各章中均有渗透，因此是未来学习的重要基础。1.质点的判定方法物体能否被看成质点，是由研究问题的情况决定，如果物体的大小和形状，相对所研究的问题无关或影响可以忽略，物体就可以看成质点。在判断具体问题时要注意具体分析特别要注意以下几点⑴不能简单地认为很小的物体就可以看成质点，很大的物体就不能看成质点；⑵不能说平动的物体一定能当质点，而转动的物体一定不能当作质点；⑶平动的物体有时也不能当作质点，转动的物体有时也能当作质点。2.参考系的确定和应用方法有关参考系的确定和应用问题，往往与物体的相对运动相结合，分析和求解实际问题，必须明确只有选定参考系后，才能确定物体是否运动，选择的参考系不同，则对同一物体运动的描述所做出的结论往往也是不同的。巧妙选取参考系，能使我们更方便的处理相对运动问题。一般应根据研究对象和研究对象所在的系统选取参考系。虽然参考系的选取是任意的，但是一定要以能方便，简洁的描述物体的运动为准则。判断物体运动或静止的一般步骤：⑴确定研究对象；⑵根据题意选取参考系；⑶分析被研究的物体相对于参考系有没有发生位置变化。3.坐标系的建立与应用方法只有选定坐标系后，才能定量的描述物体的位置及位置的变化。建立怎样的坐标系，应根据实际问题来确定。定量描述沿直线运动的物体的位置变化，只需要建立直线坐标系（一维坐标系）；但当物体在同一平面内运动时，用平面直角坐标系（二维坐标系）才能定量描述物体的位置及位置的变化；当物体在空间运动时，通常需要建立空间坐标系（三围坐标系，）才能精确描述物体的位置。同一位置，建立某种坐标系时所选取的原点不同，或选定的正方向不同，物体的位置坐标就不同。但物体的位置变化与坐标系原点的选取，坐标轴正方向的规定无关。二、核心素养聚焦1.理解质点的概念，知道物体可以看成质点的条件。2.理解参考系的概念，知道物体运动具有相对性。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。4.体会理想模型在科学研究中的作用。三、教学目标一、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。（3）会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。二、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，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。四、教学重点与难点（一）教学重点：1．质点概念的建立过程．质点概念固然重要，但更重要的是引导学生领悟质点概念的提出和分析、建立质点模型的过程．并通过质点模型的建立体会物理模型在研究过程中的作用．2．会适当地选择参考系描述物体的运动，能用坐标系定量描述质点的位置及位置的变化．要确定一个物体的位置，首先要确定参考系，并在参考系的基础上建立坐标系，这是研究物体运动的基础，参考系的选取对研究物体运动有着重要的作用．（二）教学难点1．建立质点概念的科学思维方法．质点模型是科学的抽象，从实际物体到质点理想模型渗透着物理研究的基本方法和深刻的科学思想．2．用坐标系定量描述质点的位置及位置的变化．学生开始学习用数学定量描述的物理规律的方法．从定性描述到定量描述，是思维方式的拓展．五、教学内容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，对质点位置及运动的定性描述和定量描述。六、教学资源准备1．演示器材：地球仪（世界地图）2．动画：飞机空投，地球的公转与自转3．视频：机械运动，参考系4.图片：GPS定位器，地球的公转与自转、火车过桥等图片．四、教学设计（一）新课导入从生活实例引入:如:汽车在马路上飞驰总结:一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动怎样描述机械运动，即怎样地描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢？（二）新授内容1.物体和质点研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。例如：(１)投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？(２)把教室的课桌向后推出0.5m怎么样测量距离？(3)你从校门口向校园内走100m，你现在在哪儿？在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，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。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。(１)质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。(２)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。（3）关于质点简化的条件性一个物体能否抽象成质点，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要看具体情况而定。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，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。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，假如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，就不能把乒乓球简单看作质点。2.参考系参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。（1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参照物中去观察物体的运动。（请同学们思考课本P12图1.1-4。并思考观察结果为什么不同。）(2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。(3)比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。(4)在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。练习：课本P13练习23.坐标系位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，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。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。（1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具体有：①一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图1—1—1所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标XA＝3m，若它运动到B点，则此时它的坐标XB＝-2m（“-”表示沿X轴负方向）。②二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置，如图1—1—2。③三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。(2)GPS定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准确时间。要注意以下几点：（a）坐标系相对参考系是静止的。（b）坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。（c）用坐标表示质点的位置。（d）用坐标的变化描述质点的位置改变。【课堂练习】课本P13第3题X／mABO03-2图1—1—1（三）小结：见上蓝字（四）课后作业：课本P13第2题【思考与练习】1.关于质点，下列说法正确的是（）A.体积很小的物体一定可以看作质点B.体积很大的物体一定不能看作质点C.做直线运动的物体一定可以看作质点D.做曲线运动的物体一定不能看作质点2.下列情形中的物体可以看作质点的是（）A.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中B.观看花样滑冰运动员在比赛中的表演C.研究乒乓球的旋转D.研究乒乓球在空中通过的路径（三）参考系教学建议【观察思考】播放视频或动画：参考系；飞机投物．根据图片回答下列问题：（1）坐在行驶的汽车上的小孩，是静止的还是运动的？（2）站在路面上的人看到雨滴竖直下落，而行驶的车内的人看到雨滴是怎样运动的？（3）从匀速飞行的飞机上落下一个重物，地面上的人看到重物沿曲线运动，飞机上的人看到重物怎样运动？【知识归纳】参考系（1）为了描述物体的运动，首先要选定某个物体做参考标准，即参考系．“参考系”是“参照物”的科学名称．（2）运动是绝对的，对运动的描述是相对的．选择不同的参考系，结果可能不同.（3）参考系的选取是任意的．参考系的选择应以问题的研究简单为原则，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系．【思考与练习】1．在长安街上并排行驶着甲、乙两辆汽车，甲车内的人看见窗外树木向东移动，乙车内的人看见甲车向西运动.如果以地面为参考系．你认为甲、乙两车的运动可能是（）A.甲车向西运动，乙车向东运动B.甲车向西运动，乙车向西运动C.甲车向西运动，乙车不动D.甲车不动，乙车向东运动2．“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”；“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”这两句诗词分别是描述什么物体的运动？分别以什么为参考系？3．据说在第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹．你认为这种情况有可能发生吗？（四）坐标系教学建议【思考讨论】一辆汽车从五棵松开始，沿复兴路经玉泉路口，行驶到十一学校，记录汽车行驶的里程与对应的时间如图所示．根据示意图回答下列问题：（1）定性描述汽车的位置随时间的变化情况．（2）你能定量表示汽车到达五棵松、永定路、玉泉路时刻的位置吗？【教师引导】（1）要求学生用语言定量描述汽车的位置．（2）指导学生选择坐标轴和正方向，选定坐标原点，恰当确定坐标轴上的刻度值。（3）可以要求学生分别以五棵松、永定路、玉泉路为坐标原点建立参考系．【归纳总结】坐标系（1）为了准确地、定量地描述质点的运动，在选定的参考系上还要建立坐标系.（2）对质点的直线运动，一般选质点运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴正方向，选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点．【思考】汽车从五棵松到玉泉路，通过的路程是多少？位置改变了多少？根据学生的回答情况，提示位置的改变是有方向的，为下节课埋下伏笔．【说一说】如果要描述十一学校的位置，怎样建立坐标系？【阅读思考】阅读课本P11科学漫步，思考下列问题：（1）GPS此刻位于我国哪个城市？（2）从显示屏上你还能获得哪些信息？【结论】显示屏上的北纬3955.451'、东经116°23.504′.查阅地图仪或世界地图，此地为北京．（四）结束语建立物理模型是物理学研究问题的基本方法,是物理学理论建立的基础.