高中物理必修1《參考系和坐標系》觀(guān)摩課教學(xué)設計
高中物理必修1《參考系和坐標系》觀(guān)摩課教學(xué)設計
【教學(xué)目標】
�。�1）理解質(zhì)點(diǎn)的概念；
�。�2）知道參考系的概念及與運動(dòng)的關(guān)系；
�。�3）能正確的分析和建立參考系。
【教學(xué)重點(diǎn)】
質(zhì)點(diǎn)的概念、參考系的選取、坐標系的建立。
【教學(xué)難點(diǎn)】
實(shí)際物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件。
【教學(xué)過(guò)程】
第一節質(zhì)點(diǎn)參考系 坐標系
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1、機械運動(dòng)
�。�1）定義：物體相對于其他物體的位置變化，叫做機械運動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)運動(dòng)。
�。�2）運動(dòng)的絕對性和靜止的相對性：宇宙中的一切物體都在不停地運動(dòng)，無(wú)論是巨大的天體，還是微小的原子、分子，都處在永恒的運動(dòng)之中。運動(dòng)是絕對的，靜止是相對的。
2、物體和質(zhì)點(diǎn)
�。�1）定義：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。
第一、質(zhì)點(diǎn)是用來(lái)代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn)，因而其突出特點(diǎn)是“具有質(zhì)量”和“占有位置”，但沒(méi)有大小，它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。
第二、質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有體積，因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉動(dòng)的。任何轉動(dòng)的物體在研究其自轉時(shí)都不可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。
第三、質(zhì)點(diǎn)不一定是很小的物體，很大的物體也可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。同一個(gè)物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)又不能看作質(zhì)點(diǎn)，要具體問(wèn)題具體分析。
�。�2）物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件：如果在研究的問(wèn)題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運動(dòng)的差異是次要或不起作用的因素，就可以把物體看做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
�。�3）突出主要因素，忽略次要因素，將實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化為物理模型，是研究物理學(xué)問(wèn)題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法。質(zhì)點(diǎn)就是利用這種思維方法建立的一個(gè)理想化物理模型。
�。ǘ﹩�(wèn)題與討論
�。�1）能否把物體看作質(zhì)點(diǎn)，與物體的大小、形狀有關(guān)嗎？（無(wú)關(guān)）
�。�2）研究一輛汽車(chē)在平直公路上的運動(dòng)，能否把汽車(chē)看作質(zhì)點(diǎn)？（可以）要研究這輛汽車(chē)車(chē)輪的轉動(dòng)情況，能否把汽車(chē)看作質(zhì)點(diǎn)？（不能）
�。�3）原子核很小，可以把原子核看作質(zhì)點(diǎn)嗎？（作為整體研究時(shí)才可以）
例1 下列情況中的物體，哪些可以看成質(zhì)點(diǎn)（ACD）
A．研究繞地球飛行時(shí)的航天飛機
B．研究汽車(chē)后輪上一點(diǎn)的運動(dòng)情況的車(chē)輪
C．研究從北京開(kāi)往上海的一列火車(chē)
D．研究在水平推力作用下沿水平地面運動(dòng)的木箱
課堂訓練：
�。�1）下述情況中的物體，可視為質(zhì)點(diǎn)的是（ACD）
A．研究小孩沿滑梯下滑
B．研究地球自轉運動(dòng)的規律
C．研究手榴彈被拋出后的運動(dòng)軌跡
D．研究人造地球衛星繞地球做圓周運動(dòng)
�。�2）下列各種情況中，可以把研究對象看作質(zhì)點(diǎn)的是（CD）
A．研究小木塊的翻倒過(guò)程
B．研究從橋上通過(guò)的一列隊伍
C．研究在水平推力作用下沿水平面運動(dòng)的木箱
D．汽車(chē)后輪，在研究牽引力來(lái)源的時(shí)
3、參考系
�。�1）定義：宇宙中的一切物體都處在永恒的運動(dòng)之中，在描述一個(gè)物體的運動(dòng)時(shí)，必須選擇另外的一個(gè)物體作為標準，這個(gè)被選來(lái)作為標準的物體叫做參考系。一個(gè)物體一旦被選做參考系就必須認為它是靜止的。
�。�2）選擇不同的參考系來(lái)觀(guān)察同一個(gè)物體的運動(dòng)，得到的結果可能是不同的。
例2：人坐在運動(dòng)的火車(chē)中，以窗外樹(shù)木為參考系，人是運動(dòng)的。以車(chē)廂為參考系，人是靜止的。
�。�3）參考系的選擇：描述一個(gè)物體的運動(dòng)時(shí)，參考系可以任意選取，選取參考系時(shí)要考慮研究問(wèn)題的方便，使之對運動(dòng)的描述盡可能的簡(jiǎn)單。在不說(shuō)明參考系的情況下，通常應認為是以地面為參考系的。
�。�4）絕對參考系和相對參考系：（看書(shū)）
例3：對于參考系，下列說(shuō)法正確的是（CD）
A．參考系必須選擇地面
B．研究物體的運動(dòng)，參考系選擇任意物體其運動(dòng)情況是一樣的
C．選擇不同的參考系，物體的運動(dòng)情況可能不同
D．研究物體的運動(dòng)，必須選定參考系
課堂訓練：
�。�1）甲物體以乙物體為參考系是靜止的，甲物體以丙物體為參考系是運動(dòng)的，那么以乙物體為參考系，丙是（B）
A．一定是靜止的
B．一定是運動(dòng)的
C．有可能是靜止的或運動(dòng)的
D．無(wú)法判斷
�。�2）關(guān)于機械運動(dòng)和參照物，以下說(shuō)法正確的有（A）
A．研究和描述一個(gè)物體的運動(dòng)時(shí)，必須選定參照物
B．由于運動(dòng)是絕對的，描述運動(dòng)時(shí)，無(wú)需選定參照物
C．一定要選固定不動(dòng)的物體為參照物
D．研究地面上物體的運動(dòng)時(shí)，必須選地球為參照物
4、坐標系
�。�1）坐標系的建立：如果物體做直線(xiàn)運動(dòng)，為了定量的描述物體的位置變化，可以以這條直線(xiàn)為X軸，在直線(xiàn)上規定原點(diǎn)、正方向和單位長(cháng)度，建立直線(xiàn)坐標系。
5、科學(xué)漫步：全球衛星定位系統（GPS)
閱讀材料:
理想模型及其在科學(xué)研究中的作用
在自然科學(xué)的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意義。
第一，引入“理想模型”的概念，可以使問(wèn)題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì )發(fā)生大的偏差。把現實(shí)世界中，有許多實(shí)際的事物與這種“理想模型”十分接近。在一定的場(chǎng)合、一定的條件下，作為一種近似，可以把實(shí)際事物當作“理想模型”來(lái)處理，即可以將“理想模型”的研究結果直接地應用于實(shí)際事物。例如，在研究地球繞太陽(yáng)公轉的運動(dòng)的時(shí)候，由于地球與太陽(yáng)的平均距離(約為14960萬(wàn)公里)比地球的半徑(約為6370公里)大得多，地球上各點(diǎn)相對于太陽(yáng)的運動(dòng)可以看做是相同的，即地球的形狀、大小可以忽略不計。在這種場(chǎng)合，就可以直接把地球當作一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”來(lái)處理。在研究炮彈的飛行時(shí)，作為第一級近似，可以忽略其轉動(dòng)性能，把炮彈看成一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”；作為第二級近似，可以忽略其彈性性能，把炮彈看成一個(gè)“剛體”。在研究一般的真實(shí)氣體時(shí)，在通常的溫度和壓強范圍內，可以把它近似地當作“理想氣體”，從而直接地運用“理想氣體”的狀態(tài)方程來(lái)處理。
第二，對于復雜的對象和過(guò)程，可以先研究其理想模型，然后，將理想模型的研究結果加以種種的修正，使之與實(shí)際的對象相符合。這是自然科學(xué)中，經(jīng)常采用的一種研究方法。例如：“理想氣體”的狀態(tài)方程，與實(shí)際的氣體并不符合，但經(jīng)過(guò)適當修正后的范德瓦爾斯方程，就能夠與實(shí)際氣體較好地符合了。
第三，由于在“理想模型”的抽象過(guò)程中，舍去了大量的具體材料，突出了事物的主要特性，這就更便于發(fā)揮邏輯思維的力量，從而使得“理想模型”的研究結果能夠超越現有的條件，指示研究的方向，形成科學(xué)的預見(jiàn)。例如：在固體物理的理論研究中，常常以沒(méi)有“缺陷”的“理想晶體”作為研究對象。但應用量子力學(xué)對這種“理想晶體”進(jìn)行計算的結果，表明其強度竟比普通金屬材料的強度大一千倍。由此，人們想到：既然“理想晶體”的強度應比實(shí)際晶體的強度大一千倍，那就說(shuō)明常用金屬材料的強度之所以減弱，就是因為材料中有許多“缺陷”的緣故。如果能設法減少這種“缺陷”，就可能大大提高金屬材料的強度。后來(lái)，實(shí)踐果然證實(shí)了這個(gè)預言。人們沿著(zhù)這一思路制造出了若干極細的金屬絲，其強度接近于“理想晶體”的強度，稱(chēng)之為“金胡須”�？傊�，由于客觀(guān)事物具有質(zhì)的多樣性，它們的運動(dòng)規律往往是非常復雜的，不可能一下子把它們認識清楚。而采用理想化的客體(即“理想模型”)來(lái)代替實(shí)在的客體，就可以使事物的規律具有比較簡(jiǎn)單的形式，從而便于人們去認識和掌握它們。
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