人教版必修1质点参考系和坐标系

一、质点参考系和坐标系教材分析要描述物体的运动，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。质点、参考系和坐标系是描述物体运动的基础知识，教材逐步展开这些内容，最后介绍全球卫星定位系统。本节知识是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础。学情分析●现状经过初中的物理学习,学生已经掌握了一些物理知识和科学方法,但他们所面对的物理现象和物理过程大多是“看得见，摸得着”的，他们的思维活动大多属于以生动的自然现象和直观实验为依据的具体的形象思维，在内容的深度和广度上比较浅，研究的方式主要是从日常生活现象和实验出发，几乎不涉及物理模型，也不会从多方面、多层次来探究问题。在思维训练方面形象思维多于抽象思维，静态思维多于动态思维，对概念的提出和分析、建立模型的过程没有经受过训练。学情分析●对策注意“从生活走向物理，从物理走向社会”理念的落实，加强直观教学，强化物理思维的训练,引领学生观察、思考、分析、讨论、交流、想象，帮助学生掌握描述物体运动的三个基本概念。教学目标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，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。让学生将生活实际与物理概念相联系，并能在讨论与交流中自主升华为物理中的概念．教学目标２．理解参考系的选取在运动描述中的作用，会根据实际情况选定参考系，体验不同参考系中运动的相对性。３．认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用，体会用坐标方法描述物体位置及位置变化的优越性。教学重点和难点1．教学重点及其教学策略重点：质点概念的理解、参考系的选取、坐标系的建立。教学策略：通过观察、思考、讨论和实例分析来加深理解。教学重点和难点2．教学难点及其教学策略难点：理想化模型——质点概念的建立及相应的思想方法教学策略：通过问题的讨论，在原有认知水平上进一步深化拓宽，达到认知的螺旋上升，攻克难点在我们周围可以看到各种各样的运动：雄鹰在飞翔火箭飞向太空乌龟在跑地球在转动一切物体都在运动着运动是绝对的教学过程设计不了解运动就不了解自然——亚里士多德物体的空间位置随时间的变化，叫机械运动，它是自然界最简单最基本的运动形式。人类的认知规律谁运动？（研究对象）······运动怎样运动？（描述：文字、物理量、图像）为何会运动？（因果分析）问题：该如何描述物体的运动呢？诗人用“气势磅礴”的词语描述大河中的水流，用“矫捷如燕”来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的线条来表示风来描述车辆的飞驰。科学家呢？作为未来科学家的你能准确描述下列物体的运动吗？小汽车的运动试一试抛出的木棒在空中的运动在描述上述物体运动时，我们遇到了哪些困难和麻烦，这个困难和麻烦是由于什么原因造成的？想一想难道我们真的无法准确描述物体的运动吗？车箱的颤动我们考虑吗？我们是否要考虑飞机本身大小形状？我们已经很自然的忽略某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面。例：飞机以某速度从南京飞向北京,火车在南京与上海之间的运行1质点（masspoint）（2）质点是一个理想化的“物理模型”矛盾的主次方面（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点—质点忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：具有质量（本质属性)提问:当我们研究地球公转的规律时怎么样看待地球??如果研究其自转,考查地球上各点的运动,还可以把地球看作一个点吗？再看下面的例子刘翔在110米栏赛中……1.现若要研究他的平均速度时是否可以把他看作质点?2.若要研究他最后冲刺时的挺身动作,又是否能把他看作质点?答案1.在研究他的平均速度的时候,身体的大小与其路程110米来说是可以忽略的!答案2.研究他在最后冲刺的挺身动作,涉及到的是具体的一些微小动作,此时人的大小与研究的问题对象关系密切,不能看做质点!可不可以这样说：大物体不能当作质点，小物体才能当作质点？想一想（3）物体能否看作质点是有条件的物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计1质点（masspoint）感悟“质点”概念下列情况中的物体不能看作质点的是（）A、绕太阳运转的地球B、研究飞行中螺旋桨转动情况的直升机C、计算从北京开往汕头运行时间的火车D、计算通过路口所用时间的火车1质点（masspoint）介绍理想化方法：我们在研究物理现象时，可以对问题进行简化，也可以撇开无关因素及次要因素，这种方法叫理想化方法。质点忽略了大小和形状动滑轮忽略了摩擦力和动滑轮的质量光滑平面忽略了摩擦力1质点（masspoint）1、物体上各点的运动情况相同时，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。归纳1质点（masspoint）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。4、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。归纳1质点（masspoint）质点模型是高中物理提出的第一个理想模型。我们对质点概念的形成，以及质点模型的建立过程，其教学要求是初步的。学生对科学思维方法也只能是有所认识，要求不能太高。教科书对质点模型建立的思维过程有以下考虑：1．物理概念、规律是对一定的物理模型来说的，物理模型的建立过程体现了科学思维方法。2．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。为此，教材通过实例说明要准确描述物体的运动是十分困难的，分析困难的原因，并逐步指出建立质点概念的必要性，充分展示了物理学研究的科学思维过程，让学生体验什么是科学思维方法。观察如何解释小孩的静止？想一想物体的运动是相对的——运动的相对性描述运动要寻找参考物体2参考系（referenceframe）为描述物体的运动而选用来做参考的另外物体称为参考系。参考系是参照物的科学名称观察思考：同样的物体，运动为何会不同？2参考系（referenceframe）参考系的选择（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）同一物体对于不同的参考系，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。我们所说的“日出东方，夕阳西下”是以.作为参考系的，“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”第一句以为参考系，第二句是以为参考系。做一做飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。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。诗境中的相对运动诗中描述了什么物体的运动？它是以什么物体为参考系的？你对诗人关于“榆堤”、“云”、“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识？如何确定物体的位置？若物体只在一条直线上运动，如何描述位置及位置变化？若在某平面（操场）上呢？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？笛卡儿发明坐标系区分：定性与定量3坐标系（coordinatesystem）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。1、坐标系建立的作用2、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、物理量、单位说一说对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？二维(直角)坐标系科学漫步全球卫星定位系统（GPS）手持式GPS定位器此GPS定位器此刻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？生活中的物理生活中的物理GPS：全球定位系统(授时与测距导航系统----全球定位系统)全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天工程”。车载GPS定位系统1GPS系统包括三大部分：（1）GPS卫星（空间部分）（2）地面支撑系统（地面监控部分）（3）GPS接收机（用户部分1质点参考系和坐标系定位仪中所示位置课堂小结1.机械运动：物体相对于其他物体的位置变化叫机械运动，简称运动。2.参考系：描述物体运动时,用来作参考的(假定为静止)另外的物体。课堂小结3.质点：用来代替物体的有质量的点。(关键是要搞清什么时候可以看作质点!)4.坐标系: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。