2021学年第一章 运动的描述1 质点 参考系教学设计

第一章　运动的描述

1.1   质点  参考系

　　质点和参考系是研究直线运动的基础，本节主要让学生知道描述直线运动的几个基本概念，通过本节课的学习，逐步领会物理学的研究方法，体会物理概念、规律的科学性和准确性，从而培养学生规范的意识。尤其是质点，是高中遇到的第一个理想模型，通过对它的学习，学生要知道采用理想化模型是我们研究物理的很重要的方法之一。

【物理观念】能建立质点和参考系的物理观念，并用质点和参考系解决实际问题。

【科学思维】能将实际问题中的对象换成质点模型，知道质点是一种理想化模型。

【科学探究】知道质点模型的抽象条件和意义，提出物理问题；知道参考系的相对性。

【科学态度与责任】认识到对物理现象的研究需要客观的描述，物体的大小和形状与研究问题可以忽略的条件。

【教学重点】

1、质点概念的理解

2、参考系的意义及作用；

【教学难点】

1、什么情况下把物体看成质点

2、研究实际问题时如何选取参考系

PPT

【新课导入】

雄鹰在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，连静静的山川也在“坐地日行八万里”……。宇宙中的一切物体都在不停地运动。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象。李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽的画笔描绘出动感十足的情景。那么我们如何描绘物体的运动呢？

【新课讲授】

一、机械运动

在我们周围可以看到各种各样的运动

物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动（mechanical moion）

它是自然界最简单最基本的运动形式。

在物理学中，研究物体做机械运动的分支叫力学 （mechanics）

二、物体和质点

问题：该如何描述物体的运动呢？

生活中随处可见的运动，

如玩耍的孩童、

行驶的汽车、

翱翔的雄鹰。。。。。。。

★我们该如何描述物体的运动呢？

物理学是怎样描述物体的运动？

如：雄鹰在空中翱翔身体向前运动、翅膀上下运动；

足球在绿茵场上滚动时，它在向前运动同时还在转动；

我们该如何准确的描述物体的运动？

困难和麻烦在哪里？

任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般说来并不一样！

我们有时候关注物体各部分的运动，有时关注物体的整体运动，因此如何描述物体的运动要看我们关注的问题是什么。

1、以“雄鹰在空中飞翔”为例：只研究雄鹰从哪里移动到哪里，不需要考虑翅膀的运动可以忽略雄鹰的大小，将其视为“点”在运动。。

2、人类居住的地球在绕太阳公转，同时又在自转。

因此，地球的各部分离太阳的远近在不断变化。

如果考虑到地球到太阳的距离长达1.5×10 8km，而地球的直径只有1.3×10 4km， 还不到它与太阳距离的万分之一研究地球公转的时候，由地球的大小而引起的地球上各部分的运动差异就可以忽略不计。飞机以某速度从南京飞向北京,研究火车在城市之间运行。即研究地球公转时可以忽略地球的大小和形状而把它视为“点”。

（ 当物体的大小与形状在研究的问题中影响很小,可忽略不计时,可看成质点。）

3、火车以某速度从北京驶向上海,研究火车在两城市之间运行

（1）车轮的转动，我们考虑吗？

（2）我们是否要考虑火车本身大小？

忽略某些次要因素------形状、大小、体积

只关心主要的因素------位置、质量

★质点：用来代替物体的有质量的点。

（1）特点：它没有大小和形状；它具有物体的全部的质量；它是一种理想化的模型。

几点说明:

1、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。

2、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。

3、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。

【思考】下列物体能看成质点吗？

(1)研究地球自转时的昼夜交替现象；

(2)研究地球绕太阳的公转时的轨迹；

(3)一列沿铁路运动的火车，研究它从长沙到北京所用的的时间；

(4)研究火车通过电线杆所用的时间．

【典型例题】

下列关于质点的说法中，正确的是（C　）

A.体积很小的物体都可看成质点

B.质量很小的物体都可看成质点

C.不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点

D.只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点

【思考与讨论】

质点和几何中的点有什么异同？

（1）相同点：都是没有形状和大小的点。

（2）不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。

★质点小结

1、用来代替物体的有质量的点。

2、质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。

3、质点是一个理想物理模型，是实际物体的一种近似. 它抓住了事物的主要因素，忽略了次要因素，4、是对客观复杂事物近似的理性的反映。

一个物体能否看成质点，是由所研究问题决定的，同一物体，研究问题不同，有时可以看成质点，有时不能看成质点。

三、参考系

★如何判断一个物体是运动的？

描述物体的位置及其变化时，又总是相对其它物体而言，即运动和静止的相对性

★参考系的定义

（1） 要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体称为参考系（reference frame）。参考系是研究机械运动的标准。

（2）选择参考系的原则是什么？

①原则上参考系可以任意选取。但实际上总是本着观测方便和使运动的描述尽可能简单的原则选取。

②一般研究地面上运动的物体时选取地面为参考系。

思考：体会诗境中的相对运动

飞花两岸照船红，

百里榆堤半日风。

卧看满天云不动，

不知云与我俱东。

【典型例题】

诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是（ A    ）

A．船和山           B．山和船

C．地面和山         D．河岸和流水

【典型例题】

观察图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（    ）

A．甲、乙两车一定向左运动

B．甲、乙两车一定向右运动

C．甲车可能运动，乙车向右运动

D．甲车可能静止，乙车向左运动

【解析】  图中房子相对地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左（相对于地球而言）．甲车上的旗子也向左，则有三种可能情况：一是甲车不动，风把小旗向左刮；二是甲车向右运动，风相对甲向左，风把小旗向左刮；三是甲车向左运动但小于风速，因此风仍能把小旗向左刮．对于乙车，则只有乙车向左运动并大于风速，此时风把小旗向右刮．故选项D正确．

【 答案】  D

★参考系小结

1、运动的相对性：

描述运动要寻找参考物体

2、参考系（reference frame）

定义：选来作为参考的物体

（1）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）

（2）对不同参考系，运动可能不同

注意：比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义。

1、本节课有一个重要突破就是理想模型的建立，理想模型在高中阶段具有着重要的意义，高中学习的非常多的实例都是建立在理想化模型的基础之下，需要学生勤加思考琢磨，以便更好的运用。

2、学生能够基本掌握质点和参考系相关内容，对学生注重学科间的关联性及注重现代信息手段的使用有积极作用，对学生尊重自然科学、喜爱物理学习、树立学习信心有积极作用。