2019-2020学年高中物理 第一章 运动的描述 第1节 质点参考系和坐标系课件 新人教版必修1

第1节质点参考系和坐标系任务1：发现准确描述物体运动的困难．任务2：建构质点模型，领会理想化方法．任务3：通过实例理解能看成质点的条件．任务4：知道描述运动的相对性，建立参考系的概念．任务5：学会合理选择参考系.任务6：建立坐标系准确描述物体的位置.学习目标问题情景:沿弧线飞向球门的足球(图1)，拍打翅膀在空中翱翔的雄鹰(图2)，飞车特技表演(图3)，飞驰的汽车(图4)．1.图1至图4是运动物体的照片，你有什么办法让大家相信物体是运动的？2.图1、3让我们相信足球和运动员在运动，这种运动叫机械运动，请给机械运动下个定义?3.图1中的足球向前运动时，还伴随着旋转，你认为足球上各个点的运动轨迹、速度完全相同吗?4.另外几幅图片中物体上每一点的运动相同吗？5.我们能否穷尽上述物体每一部分的运动情况?穷尽物体每一部分的运动情况对我们分析解决问题是否都是必要的?图1图2图3图4任务1：发现准确描述物体运动的困难问题问题提示素养目标1.图1至图4是运动物体的照片，你有什么办法让大家相信物体是运动的？连拍照片的方式拍视频的方式了解机械运动是物体空间位置随时间的变化（物理观念）2.图1、3让我们相信足球和运动员在运动，这种运动叫机械运动，请给机械运动下个定义?物体的空间位置随时间的变化通过案例分析概括机械运动的定义（科学思维）3.图1中的足球向前运动时，还伴随着旋转，你认为足球上各个点的运动轨迹、速度完全相同吗?不相同认识建立质点模型的必要性（物理观念）4.另外几幅图片中物体上每一点的运动相同吗？针对图分析5.我们能否穷尽上述物体每一部分的运动情况?穷尽物体每一部分的运动情况对我们分析解决问题是否都是必要的?针对图和要分析的问题具体分析任务2：建构质点模型，领会理想化方法问题情景：2018年国际田联钻石联赛，在男子100米的比赛中，中国飞人苏炳添以9秒90的成绩获得第四名，这个成绩打破了卡塔尔归化选手奥古诺德创造的9秒91的亚洲纪录，下图为某次比赛的视频截图。问题1.如果你是一个普通观众，观看苏炳添100米比赛时，你关心什么问题?这时他身体的形状、大小对所研究的问题影响大吗?2.如果你是苏炳添的教练，观看苏炳添100米比赛时，他是否会关心苏炳添身体各部分的位置和运动情况?3.作为一名物理学习者，如果要计算苏炳添跑完全程的速度，苏炳添的形状、大小重要吗?为什么?4.如果物体的形状大小对所研究的问题没有影响，或者影响很小，是否可以忽略形状大小将它看成一个有质量的点?5.一个物体能否看成质点是由物体本身决定的，还是由研究问题的性质决定的?同一物体能否看成质点的依据是什么?6.质点是实际存在的吗?将物体看做质点运用了什么方法?这种方法的功能是什么?问题提示素养目标1.如果你是一个普通观众，观看苏炳添100米比赛时，你关心什么问题?这时他身体的形状、大小对所研究的问题影响大吗?关心比赛成绩身体大小对研究问题影响不大能在质点概念的构建中，发现问题、分析原因、建构模型、解决问题(科学探究)能在具体问题中分析、判断物体的形状和大小是否可以忽略不计，能将物体抽象为质点模型(科学思维)2.如果你是苏炳添的教练，观看苏炳添100米比赛时，他是否会关心苏炳添身体各部分的位置和运动情况?关心3.作为一名物理学习者，如果要计算苏炳添跑完全程的速度，苏炳添的形状、大小重要吗?为什么?不重要，只关心时间即可以算出全程的速度4.如果物体的形状大小对所研究的问题没有影响，或者影响很小，是否可以忽略形状大小将它看成一个有质量的点?可以5.一个物体能否看成质点是由物体本身决定的，还是由研究问题的性质决定的?同一物体能否看成质点的依据是什么?研究的问题决定的看成一个点后对研究的问题没有影响理解将物体看成质点的条件(物理观念)6.质点是实际存在的吗?将物体看做质点运用了什么方法?这种方法的功能是什么?理想化的模型抓主要因素，忽略次要因素知道质点是一种理想化模型(物理观念)网孔的作用就是滤掉海水，但也失去一些小鱼，如果渔网没有孔，那么我们就无法提起充满海水的网，结果是我们无法捕到鱼。思考：渔网为什么有孔?抓住主要因素忽略次要因素任务3：通过实例理解能看成质点的条件问题情景:太阳系中地球的运动，一列向前运动的火车，石墨和金刚石中的碳原子问题1.如图，研究地球自转时，能否将地球看成质点?为什么?2.研究地球公转时，能否将地球看成质点?为什么?3.如图，研究火车的运动时，关注哪些问题时可以将火车看成质点，关注哪些问题时不可以看成质点?4.如图，在研究碳原子结合成石墨分子或金刚石分子时，能否将碳原子看成质点?5.能否总结将物体看成质点的条件?问题提示素养目标1.如图，研究地球自转时，能否将地球看成质点?为什么?不能需要考虑各部分运动的差异在具体问题中，能利用理想化方法将物体抽象为质点模型(科学思维)初步掌握具体问题具体分析的辩证唯物主义思想(科学思维)2.研究地球公转时，能否将地球看成质点?为什么?可以关注整体的运动，地球大小相比地球到太阳的距离小得多3.如图，研究火车的运动时，关注哪些问题时可以将火车看成质点，关注哪些问题时不可以看成质点?研究从北京到上海的时间可以看作质点研究过一个隧道的时间，长度不可以忽略4.如图，在研究碳原子结合成石墨分子或金刚石分子时，能否将碳原子看成质点?关注化学键位置的不同。考虑原子的大小5.能否总结将物体看成质点的条件?不由大小决定，与研究的问题有关进一步理解将物体看成质点的条件（物理观念）小结一质点的理解与理想化模型1.将物体看成质点的条件物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点。2.物体可视为质点的情况有以下几种(1)研究物体的平动时一般可将物体看做质点。(2)物体虽然有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体视为质点。(3)问题涉及的空间尺度远大于物体自身的大小时，物体自身的大小可以忽略不计，这时可将物体视为质点。【方法技巧】物体能否看做质点，难以判定时可按照以下思路进行：（1）研究对象所关注的因素是什么；（2）忽略物体的形状、大小后，关注的因素是否受到影响；（3）如果没有影响，则物体可以看做质点，如果有影响，则物体不能看做质点。3.物体能否看成质点的常见示例研究对象可以看做质点的情景不能看做质点的情景火车研究从北京到上海的运行时间①研究火车通过一座大桥的时间；②研究火车车轮的运动汽车、自行车①研究车的速度；②确定车的位置①研究车通过路旁一根电线杆的时间；②研究车轮的转动地球研究地球的公转研究地球的自转球足球比赛中，研究队员踢出球的速度研究乒乓球的旋转运动员①研究马拉松赛跑运动员的成绩；②奥运会110m栏决赛中，测算运动员飞奔时的速度①花样滑冰的运动员；②跳水比赛中的运动员；③体操比赛中的运动员（关键看技术动作的均不能看做质点）宇宙飞船研究绕地球一周的时间①与其他航天器进行对接时②调整飞行姿态时轮船确定轮船在大海中的位置轮船穿过一座大桥的时间直升机、无人机从甲地到乙地的时间①螺旋桨的转动情况②无人机的飞行姿势及翻滚动作4.理想化模型的三个要点(1)实际并不存在“理想化模型”是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学抽象。(2)突出主要因素的结果“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)客观存在事物的部分特点反映“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。【说明】在以后的学习中会接触到多个物理模型，物理模型的建立，会使一些复杂的具体问题变得简洁，更加方便地分析和解决问题。任务4：知道描述运动的相对性，建立参考系的概念问题情景：空中加油机给战机加油，竹排在江中游荡的画面问题1.请列举生活中的例子，谈谈有没有绝对静止的物体?2.如图是空中加油机通过油管给战机加油的情景，在空中加油机看来，战机的运动情况是怎样的?3.从地面上的人看来，空中加油机和战机的运动情况是怎样的?4.要描述战机的运动情况，首先必须选择一个作为参考的物体，这个物体叫做什么?5.歌词中“小小竹排江中游”和“巍巍青山两岸走”分别是以什么物体为参考系的?问题提示素养目标1.请列举生活中的例子，谈谈有没有绝对静止的物体?没有，坐地日行八万里理解参考系的概念，知道对于不同的参考系，运动的描述可能是不同的(物理观念)能根据选择的参考系描述物体的运动(科学思维)2.如图是空中加油机通过油管给战机加油的情景，在空中加油机看来，战机的运动情况是怎样的?静止的，加油时需要保持相对静止3.从地面上的人看来，空中加油机和战机的运动情况是怎样的?高速飞行4.要描述战机的运动情况，首先必须选择一个作为参考的物体，这个物体叫做什么?参照物（参考系）5.歌词中“小小竹排江中游”和“巍巍青山两岸走”分别是以什么物体为参考系的?青山竹排能根据运动的描述判断所选择的参考系(科学思维)任务5：学会合理选择参考系问题情景:飞机投弹照片，模拟飞机投弹问题1.飞机投弹时，你认为飞机是静止还是运动的?你做此判断时是以什么物体为参考系的?2.如果以飞机为参考系，炸弹的飞行轨迹是怎样的?3.通过实验，我们观察到炸弹的运动轨迹是一条曲线，如图所示，这和问题2的分析结果产生了矛盾，你认为原因是什么呢?4.如果要描述炸弹在空中的相对位置时，选择哪个物体为参考系会比较简单?问题提示素养目标1.飞机投弹时，你认为飞机是静止还是运动的?你做此判断时是以什么物体为参考系的?运动的以地面为参考系知道通常选择地面为参考系(物理观念)2.如果以飞机为参考系，炸弹的飞行轨迹是怎样的?竖直向下的运动3.通过实验，我们观察到炸弹的运动轨迹是一条曲线，如图所示，这和问题2的分析结果产生了矛盾，你认为原因是什么呢?选择的参考系不同会根据选择的参考系描述物体的运动(科学思维)知道参考系的选择应有利于问题的解决(物理观念)4.如果要描述炸弹在空中的相对位置时，选择哪个物体为参考系会比较简单?选择飞机为参考系二参考系的“四性”相对性用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的任意性参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系统一性在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动，必须选择同一参考系差异性同一运动选择不同的参考系，观察结果一般不同示例［2019·江西赣州联考］下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是（）A.“地球的公转”是以“地球”为参考系的B.“太阳东升西落”是以“太阳”为参考系的C.诗句“一江春水向东流”是以“流水”作为参考系的D.升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“地面”为参考系的【注意】（1）物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。（2）由于运动的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对于哪个参考系而言的。（3）不做特别说明的情况下，一般选取地面为参考系。答案：D小结任务6：建立坐标系准确描述物体的位置问题情景：行驶在长安街上的汽车，茫茫大海中的轮船，空中飞行的飞机，一维坐标系问题1.你正坐着汽车行驶在长安街上时，接到了同学的电话，你如何描述你的位置？轮船船长和飞机驾驶员如何报告位置？2.物体做直线运动时，常用一维坐标系描述物体的位置，如图中的坐标系，表达了哪些信息？3.一维坐标系中A、B、C表示汽车运动过程中经过的几个位置，A、B、C位置的坐标分别是什么？坐标值的意义是什么？问题提示素养目标1.你正坐着汽车行驶在长安街上时，接到了同学的电话，你如何描述你的位置？轮船船长和飞机驾驶员如何报告位置？通过标志牌船长和驾驶员通过位置坐标来描述通过实际问题认识建立坐标系的必要性（科学思维）2.物体做直线运动时，常用一维坐标系描述物体的位置，如图中的坐标系，表达了哪些信息？物体所在的位置理解坐标系概念，会用坐标系定量描述物体的位置（物理观念）3.一维坐标系中A、B、C表示汽车运动过程中经过的几个位置，A、B、C位置的坐标分别是什么？坐标值的意义是什么？1