高中第一章 运动的描述1 质点 参考系和坐标系精品教学设计

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第一节   质点、参考系和坐标系 一、教材分析本节教材的第一段指出了本章的教学目标，就是研究“怎样描述物体的机械运动”，要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型，教材把“物体和质点”当作一个知识点，说明质点是针对物体而言的，实际的“物体”都“占有一定的空间”，在通常的运动过程中，“不同部位的运动情况是不相同的”，从而“给描述运动带来了困难”，解决问题的关键是“能否用一个点来代替物体”。教材通过学生熟知的实例分析，让学生很自然地领会到“在某些情况下，真的可以不考虑物体的大小和形状”，“突出物体具有质量这一要素，把它简化为一个有质量的点”。这充分说明了将物体简化成质点的条件性，质点的两大基本属性。为了准确地、定量地描述质点的运动还要建立参考系，紧接着教材从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念，指导思想是强调一般性的科学方法，即为这样的思想作准备：解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的方法。为了强调坐标的概念，教材用数学和物理学中通用的符号，即在直线运动中用x表示质点的位置。    本节知识是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础二、教学目标1．知识与技能目标（1）理解和掌握质点的概念；能明确物体在什么情况下可以看作质点。（2）知道参考系的概念；知道在研究物体运动时，选取不同参考系，其结论不同；知道选取参考系时，要考虑到使运动的描述尽可能简单。（3）知道坐标系的概念；初步了解一维、二维、三维坐标系；能够用坐标系描述物体的位置和位置的变化。2．过程与方法目标（1）领悟质点概念的提出和分析、建立的过程。（2）理解物理学研究中物理模型的特点，初步掌握通过科学抽象建立物理模型的这种研究方法。（3）通过数形结合的学习，认识数学工具在物理学中的作用。3．情感、态度和价值观目标（1）通过学生的观察、探究体验，使学生保持对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。（2）通过小组讨论，培养学生相互合作、共同探索的团队精神，并使学生学会合作与交流，逐步形成严谨求实的科学态度。（3）体验物理学研究问题的一种方法——科学抽象，养成正确处理问题的方法，学会在研究问题总突出主要矛盾的哲学价值观。三、教学重点1．质点概念的理解2．参考系的选取3．坐标系的建立四、教学难点1．   理想化模型——质点的建立2．把物体看成质点的原则五、教学策略本节课以“创设情景，观察思考，自主探索，总结归纳”为教学结构，采用“交流—互动”的探究模式进行教学。充分开发和利用新课程资源，创设大量贴近学生实际生活的问题情景，激发出学生学习物理的兴趣和强烈的求知欲望，产生思维的积极活动与共鸣。同时，体现物理与社会、物理与技术、物理与生活等方面的密切联系。营造宽松、自主、合作的课堂氛围，帮助学生形成健康的人格。除了让学生关注概念的静态结果，更关注学生对概念的主动建构，强调在问题中实现知识的意义建构。六、教学过程教师活动学生活动总结归纳新课引入：大屏幕放映“神州五号”发射和飞行录象。请大家想一下：飞船在茫茫太空中遨游，我们来如何描述它呢？ 世界万物都在运动，对于不同物体的运动，不同人有不同的描述，画家用画笔来描述物体的运动。那么，物理学家怎么描述物体的运动呢？ 进行新课  一、机械运动 阅读课本    二、物体与质点实例1．小鸟在空中飞翔的景象要准确描述小鸟身上各点位置随时间的变化不是件容易事，困难和麻烦出在哪里呢？。  引导：如果我们研究它从张渚飞到宜兴，是否需要了解它各部分运动的区别？  实例2．“神舟”6号飞船载人舱长7.4m，直径2.8m，用长58m，重达480t的“长征”二号火箭发射。它的内部结构相当复杂，发射、运行、回收等轨迹也相当复杂，我们在研究“神舟”6号在太空中的运动位置、高度、速度等问题时是否需要了解它各部分运动的区别？ 实例3．地球自转与公转地球在绕太阳公转的同时又在自转，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约为1.5108km，而地球本身的直径只有1.3104km左右，还不到它与太阳距离的万分之一，想一想在研究地球在绕太阳公转时是否需要了解它各部分运动的区别？ 物理学中，为了突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，来研究物体运动规律，是经常采用的一种科学方法。问题探究11．研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？2．一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个质点？研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点呢？3．小物体可以看成质点而大的物体不可以看成质点   三、参考系复习提问（设置物理情景）播放歌曲“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。。。。。”作者为什么会有“竹排江中游”“青山两岸走”这样两种不同的感觉？ 1．什么是参照物?       2．举例说明同一物体对不同参照物运动情况的不同       问题探究2 以下情景中的参考系是什么？(1)“月亮在莲花般的云朵里穿行”（2）“坐地日行八万里”  （3）“看山恰似走来迎”四、坐标系设置物理情景假设你在学校教学楼前的操场上沿南北方向笔直地奔跑，如果要问你到了哪里，我们会怎么表示呢？假设你在学校操场踢足球，某时刻你的位置又如何表示呢?假如你有一双翅膀在天空中翱翔，某时刻你的位置又如何表示呢?     学生观察    讨论、交流       学生自学      通过实例，学生思考从未思考过的问题，让学生有一种欣喜的感觉。        学生在学习中主动地获得信息是其掌握信息的前提条件，教师作为探究过程中“平等中的首席”，必须帮助学生正确的抓住关键。              总结归纳      分析讨论  总结归纳              积极思考       交流讨论、总结          训练、加深理解     交流讨论、总结            这就是我们本章要研究的“运动的描述” “为了理解现象，首要条件就是引入适当的概念。只有借助于正确的概念，我们才能真正知道观察到了什么。” 1．机械运动物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动，机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。   由于它的身体在向前运动的同时，它的翅膀还在上下运动，也就是小鸟有一定的大小和形状，各部分的运动情况不一样 如果我们研究它飞行长度就不需要了解它各部分运动的区别了   把它简化为一个有质量的点      由于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了。即，可以忽略地球大小和形状而把它视为“点”    1．概念用来代替物体的有质量的点叫质点。2．质点是只有质量没有体积的几何点3．质点是理想化的物理模型 4．把物体看成质点的原则：物体的形状、大小尺寸远远小于所研究的物理现象中的尺寸，这物体也可当作质点。     1．参考系要描述物体的运动，首先要选定某个其它物体做参考，观察物体相对这个“其他物体”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叫做参考系2．参考系选取的任意性和选取原则对同一个运动，选择不同的参考系时，观察到的结果往往是不同的。实际选取参考系的时候，需要考虑到使运动的描述尽可能简单。研究地面上物体的运动，通常取地面或者相对于地面不动的其他物体作参考系比较方便。       坐标系：一般来说，为了定量地描述物体的位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。用坐标值来表示物体的位置。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，是为定量描述物体的位置和位置变化而引入的。 本课小结这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念，它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。本节课我们学习了一种物理学思维研究方法，即建立物理模型的方法    回忆思考概念