2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系 坐標(biāo)系教案 新人教版必修1.doc

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1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系 坐標(biāo)系 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．認(rèn)識(shí)建立質(zhì)點(diǎn)模型的意義和方法，能根據(jù)具體情況將物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法． 2．理解參考系的選取在物理中的作用，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。 3．認(rèn)識(shí)一維直線坐標(biāo)系，掌握坐標(biāo)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用． 過(guò)程與方法 1．體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法．讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系，通過(guò)具體事例引出質(zhì)點(diǎn)的這個(gè)理想化的模型．通過(guò)幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論，在討論與交流中自主升華為物理中的概念． 2．通過(guò)參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問(wèn)題的方法。讓學(xué)生從熟悉的常見現(xiàn)象和已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，揭示參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)客觀存在的必要性和合理性，促使學(xué)生形成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力． 3．體會(huì)用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性，可用不同的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并體會(huì)比較，增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并力求解決問(wèn)題的意識(shí)和能力． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象．運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性．培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然，關(guān)心科技發(fā)展、勇于探索的精神． 2．通過(guò)質(zhì)點(diǎn)概念和參考系的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系 3．滲透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想． 4．滲透具體問(wèn)題具體分析的辯證唯物主義思想，幫助學(xué)生建立辯證唯物主義的世界觀． 5．通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理課程的興趣． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 重點(diǎn)： 1．理解質(zhì)點(diǎn)概念以及初步建立質(zhì)點(diǎn)概念所采用的抽象思維方法． 2．在研究具體問(wèn)題時(shí)，如何選取參考系． 3．如何用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸與實(shí)際的物理情景結(jié)合起來(lái)建立坐標(biāo)系． 難點(diǎn)：在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)，即將一個(gè)實(shí)際的物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件． 教學(xué)方法 探究、講解、討論、練習(xí) 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] 師：請(qǐng)同學(xué)們觀看一段錄像后思考問(wèn)題(有關(guān)運(yùn)動(dòng)的話題)． (放映錄像)選擇有關(guān)反映物體運(yùn)動(dòng)的畫面播放給學(xué)生看(可搜集整電視片《科技之光》和《動(dòng)物世界》中的圖像)．如：雄鷹、小鳥在空中飛翔，飛機(jī)在天空中劃過(guò)，行星、衛(wèi)星在宇宙中運(yùn)行，航天員楊利偉在宇航艙中給地球拍照，汽車在公路飛馳，輪船在海水中搏擊海浪?！? 師：雄鷹在空中翱翔，足球在綠茵場(chǎng)上飛滾，連靜靜的山川也在“坐地日行八萬(wàn)里”……宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)，無(wú)論是巨大的天體，還是微小的原子、分子等．請(qǐng)大家根據(jù)剛才觀看的錄像片，回顧初中學(xué)過(guò)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，提出一些關(guān)于運(yùn)動(dòng)的話題． 教師總結(jié)學(xué)生發(fā)言，講述機(jī)械運(yùn)動(dòng)． 機(jī)械運(yùn)動(dòng)：簡(jiǎn)稱“運(yùn)動(dòng)”．指物體與物體間或是物體的一部分和另部分間相對(duì)位置隨時(shí)間發(fā)生改變的過(guò)程，是最基本、最簡(jiǎn)單、最普遍的運(yùn)動(dòng)形式．機(jī)械運(yùn)動(dòng)是空間位置隨時(shí)間變化的體現(xiàn)．這里涉及到空間和時(shí)間的問(wèn)題． 師：古希臘杰出的哲學(xué)家、科學(xué)家、圣賢——亞里士多德曾說(shuō)過(guò)“不了解運(yùn)動(dòng)，就不了解自然”，這句話向我們提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)．我們要充滿信心，迎接這一挑戰(zhàn)． 指導(dǎo)學(xué)生快速閱讀教材第一段，并粗看這節(jié)課的黑體字標(biāo)題，提出問(wèn)題：要描述物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，本節(jié)課將從哪幾個(gè)方面去描述? 學(xué)生通過(guò)閱讀、思考，對(duì)本節(jié)涉及的概念有個(gè)總體印象，知道這些概念都是為了進(jìn)一步描述物體的運(yùn)動(dòng)而引入的，要研究物體的運(yùn)動(dòng)首先從學(xué)好這些基本概念人手． 師：我們?cè)趧偛诺匿浵衿锌吹剑浩囋诠飞巷w馳，江水在咆哮著奔向遠(yuǎn)方，鳥兒在飛翔，樹葉在搖動(dòng)，高山上流水，瀑布直瀉千尺，雪花在空中飛舞…… (放映錄像)(播放“神舟”五號(hào)升空的錄像片)“2003年10月15日，一個(gè)令人驕傲的日子，一個(gè)彪炳史冊(cè)的日子，我國(guó)第一艘載人飛船滿載著全國(guó)人民的希望成功升空．” 師：飛船在茫茫太空中遨游，假如你是文學(xué)家，你如何描述它的運(yùn)動(dòng)呢? 參考：文學(xué)家的描述：《光明日?qǐng)?bào))2003年10月17日第一版，作者歐陽(yáng)中石“凌云戲月游銀漢，轉(zhuǎn)瞬翔天過(guò)太空．” 師：如果你是科學(xué)家，你又將如何描述呢?這就是我們今天要研究的課題——認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng) 板書：1.1運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí) [新課教學(xué)] 一、物體和質(zhì)點(diǎn) 針對(duì)上面看過(guò)的錄像，老師提出問(wèn)題：請(qǐng)你描述出一些運(yùn)動(dòng)，詳細(xì)描述物體的運(yùn)動(dòng)有什么困難? 足球 向前 球體 滾動(dòng) 雄鷹 向前 翅膀 上下 發(fā)現(xiàn)描述物體運(yùn)動(dòng)不容易，我們需要了解物體各部分運(yùn)動(dòng)的區(qū)別嗎? 問(wèn)：可以將問(wèn)題簡(jiǎn)化嗎？為什么？ 要準(zhǔn)確描述物體的運(yùn)動(dòng)，特別是物體各部分的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)情況，并不是一件很容易的事．因?yàn)槲矬w本身都有一定的大小和形狀，物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般并不一樣． 師：在剛才看過(guò)的錄像片中，我們見到了楊利偉，看到了“神舟”五號(hào)．據(jù)報(bào)道，“神舟”五號(hào)飛船載人艙長(zhǎng)7．4m，直徑2．8m，用長(zhǎng)58 m、重達(dá)480t的“長(zhǎng)征”2號(hào)火箭發(fā)射．升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個(gè)小小的光點(diǎn)．科學(xué)家研究它在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運(yùn)動(dòng)軌道等問(wèn)題時(shí)，需要考慮它本身的大小和形狀嗎? 生：不需要，我們可以用熒光屏上的小光點(diǎn)代替這個(gè)“龐大”的飛船呀! 引入質(zhì)點(diǎn)：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)．（板）根據(jù)所研究問(wèn)題的性質(zhì)和需要，抓住問(wèn)題中的主要因素，忽略次要因素，建立一種理想化的模型，使復(fù)雜問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，這是一種重要的科學(xué)研究方法． 引子；乒乓球小而輕，直徑僅4cm，質(zhì)量約2．7 g．運(yùn)動(dòng)員研究各種旋轉(zhuǎn)球的打法時(shí)，要關(guān)注球的受力部位和受力方向?qū)πD(zhuǎn)的影響．這種情況下，必須考慮到球的大小和形狀，不能把它簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)． [討論與交流](供參考) 1．地球是一個(gè)龐然大物，直徑約為12 800km，與太陽(yáng)相距1．5Xl08 km．研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí)，能不能把它看成質(zhì)點(diǎn)?研究地面上各處季節(jié)變化時(shí)，能不能把它看成質(zhì)點(diǎn)? 參考答案：若研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球本身的大小比地球到太陽(yáng)的距離小得多，則可以把地球看作質(zhì)點(diǎn)；但若研究地面上各處季節(jié)變化時(shí)，則不能把其看作質(zhì)點(diǎn)． 2．撐桿跳高是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，一般來(lái)說(shuō)可以把撐桿跳運(yùn)動(dòng)分為如下幾個(gè)階段：助跑、撐桿起跳、越過(guò)橫桿．討論并思考后回答，在下列幾種情況下運(yùn)動(dòng)員能否被看作質(zhì)點(diǎn)，從中體會(huì)質(zhì)點(diǎn)模型的建立過(guò)程． (1)教練員針對(duì)訓(xùn)練錄像糾正運(yùn)動(dòng)員的錯(cuò)誤時(shí)，能否將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)? (2)分析運(yùn)動(dòng)員的助跑速度時(shí)，能否將其看成質(zhì)點(diǎn)? (3)測(cè)量其所跳高度(判斷其是否打破紀(jì)錄)時(shí)，能否將其看成質(zhì)點(diǎn)? 參考答案：(1)不能，糾正錯(cuò)誤動(dòng)作時(shí)不能忽略運(yùn)動(dòng)員的姿勢(shì)及動(dòng)作，也就是說(shuō)不能忽略運(yùn)動(dòng)員的形狀和大小．(2)能，分析助跑速度時(shí)，可以忽略運(yùn)動(dòng)員的姿勢(shì)及動(dòng)作．(3)能． 3．物理中的“質(zhì)點(diǎn)”跟幾何中的點(diǎn)有什么相同和不同之處? 參考答案：相同之處為：都是沒(méi)有形狀和大小的點(diǎn)．不同之處為：質(zhì)點(diǎn)是實(shí)際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全部質(zhì)量，而且是一個(gè)相對(duì)的概念；幾何學(xué)中的點(diǎn)沒(méi)有質(zhì)量，僅表示一個(gè)位置，而且應(yīng)該是“絕對(duì)得小”． 師：請(qǐng)同學(xué)們對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行小結(jié)： 生：對(duì)質(zhì)點(diǎn)小結(jié)： 1．質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型． 2．質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法． 3．一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，取決于它的形狀和大小在所研究問(wèn)題中是否可以忽略不計(jì)，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)． 4．一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)，取決于所研究問(wèn)題的性質(zhì)．即使是同個(gè)物體，在研究的問(wèn)題不同時(shí)，有的情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)，而有的情況可能不可以看作質(zhì)點(diǎn). (課堂探究) 親自做一做、試一試，書本在下列情景中能否被看成質(zhì)點(diǎn)． 1．沿一個(gè)方向推動(dòng)桌面上的書本，如果測(cè)量書本移動(dòng)的距離，是否可以將書本視為質(zhì)點(diǎn)，為什么? 2．如果測(cè)定書本經(jīng)過(guò)桌面上方某一定點(diǎn)所需要的時(shí)間，是否可以將書本視為質(zhì)點(diǎn)，為什么? 3．還有什么情況下書本可以被視為質(zhì)點(diǎn)?什么情況下書本不能被視為質(zhì)點(diǎn)? 參考答案： 1．沿同一個(gè)方向移動(dòng)書本時(shí)，書本各部分的運(yùn)動(dòng)情況完全相同，可以將它視為質(zhì)點(diǎn)． 2．相對(duì)桌面上方的某一定點(diǎn)來(lái)說(shuō)，書本本身的長(zhǎng)度(或?qū)挾?不能忽略，并對(duì)經(jīng)過(guò)該定點(diǎn)位置所需要的時(shí)間起決定作用，所以這種情況下不能將書視為質(zhì)點(diǎn)。 3．答案視學(xué)生提出的問(wèn)題而定(根據(jù)學(xué)生提出的各種情景，老師進(jìn)行準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥)． 說(shuō)明：將物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件： (1)平動(dòng)的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)，一般研究物體的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能把物體看作質(zhì)點(diǎn)． (2)物體有轉(zhuǎn)動(dòng)，但物體的轉(zhuǎn)動(dòng)不是我們所要研究的主要問(wèn)題時(shí)，物體本身的形狀和大小已變成了次要因素． (3)物體本身的大小對(duì)所研究的問(wèn)題不能忽略時(shí)，不能把物體看作質(zhì)點(diǎn)，如研究火車過(guò)橋的時(shí)間時(shí)就不能把火車看作質(zhì)點(diǎn)． [課堂訓(xùn)練) 1．下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中，正確的是 A．體積很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn) B．質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn) C.不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸跟物體間距相比甚小時(shí)，就可以看成質(zhì)點(diǎn) D．只有低速運(yùn)動(dòng)的物體才可看成質(zhì)點(diǎn)，高速運(yùn)動(dòng)的物體不可看作質(zhì)點(diǎn) 答案：C 2．在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)? (1)研究某學(xué)生騎車回校的速度． (2)對(duì)這位學(xué)生騎車姿勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析． (3)研究火星探測(cè)器從地球到火星的飛行軌跡． (4)研究火星探測(cè)器降落火星后如何探測(cè)火星的表面． 答案：(1)(3) 3．下列情形中的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的是………………………（ ） A.跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中 B.一枚硬幣用力上拋，猜測(cè)它落地時(shí)是正面朝上還是反面朝上 C.奧運(yùn)會(huì)冠軍邢慧娜在萬(wàn)米長(zhǎng)跑中 D．花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在比賽中 答案：C 二、參考系 引子：請(qǐng)你設(shè)想一下，你和一位同伴正坐在火車中去旅行在飛快地離去，鐵路邊的人看到火車中的乘客，而乘客自己卻認(rèn)為自己是靜止的； 教師可展示F1ash動(dòng)畫課件，動(dòng)畫內(nèi)容描述為： 兩位同學(xué)在路邊看到急馳而過(guò)的一輛小汽車，大聲叫喊， “唉呀!你看他們跑得真快啊!” 車中的人對(duì)司機(jī)說(shuō)：“你動(dòng)了嗎?” 引導(dǎo)學(xué)生分析片中的對(duì)話．為什么路邊的同學(xué)說(shuō)車上的人跑得快? 為什么車中的一個(gè)人又認(rèn)為他和司機(jī)沒(méi)有動(dòng)? 投影教材中的圖1．1—3圖，讓學(xué)生自己分析，教師加以引導(dǎo)． 生1：車中兩個(gè)小孩都是靜止的，他們都沒(méi)動(dòng)． 生2：這兩個(gè)小孩是運(yùn)動(dòng)的，因?yàn)樵谲嚧安Ａ嫌袔讉€(gè)線條表示“風(fēng)”，這是畫家描述運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的手法． 師：兩個(gè)小孩和車都是運(yùn)動(dòng)的，這是相對(duì)地面來(lái)說(shuō)的，而兩個(gè)小孩之間是相對(duì)靜止的，他們的相對(duì)位置沒(méi)有改變． 師：平時(shí)我們說(shuō)樹木、房屋是靜止的，行駛的汽車是運(yùn)動(dòng)的，這是以地面作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)的．坐在行駛的火車?yán)锏某丝?，認(rèn)為自己是靜止的，而在車廂里走動(dòng)的乘務(wù)員在運(yùn)動(dòng)，他還認(rèn)為路旁的樹木在向后倒退，這些都是以車廂作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)的．在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體——參考系． 參考系：任何運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于某個(gè)參照物而言的，這個(gè)選來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)的參照物稱為參考系． [討論與交流] 與同桌和前排(或后排)同學(xué)組成四人一組，思考并交流討論下列描述中隱含的參考系． 展示問(wèn)題： 1．電影《閃閃的紅星》中有兩句歌詞：“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”這其中分別描述了兩種運(yùn)動(dòng)情景，那么它們分別是以什么為參考系的? 2．“月亮在蓮花般的云朵里穿行．” 3．坐在美麗的校園內(nèi)學(xué)習(xí)毛澤東的詩(shī)句“坐地日行八萬(wàn)里，巡天遙看一千河”時(shí)，我們感覺是靜止不動(dòng)的．這與詩(shī)句里的描述是否矛盾?說(shuō)明理由． 4．敦煌曲子詞中有這樣的詩(shī)句：“滿眼風(fēng)波多閃爍，看山恰似走來(lái)迎，仔細(xì)看山山不動(dòng)，是船行．”其中“看山恰似走來(lái)迎”和“是船行”所選的參考系分別是什么? [課堂交流](分四小組進(jìn)行) 師：下述物理過(guò)程中選擇什么為參考系較恰當(dāng)? 課件投影問(wèn)題： 1．2004年，所有的目光都集中在火星．繼美國(guó)宇航局的兩臺(tái)火星探險(xiǎn)漫游者“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)之后，歐洲的火星快車飛船已順利地將“獵兔犬”2號(hào)火星登陸車投放至火星表面．從地球表面向火星發(fā)射火星探測(cè)器的過(guò)程中，若要研究探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)情況，各應(yīng)選擇什么為參考系? 2．在印度洋海嘯救災(zāi)中，從水平勻速航行的飛機(jī)上向受災(zāi)的地區(qū)空投救災(zāi)物資．在不考慮空氣阻力的情況下，飛機(jī)上的人以飛機(jī)作參考系，他看到投下的物體是沿什么路線下落的?地面上的人以地面作參考系，觀察被投下的物體又是沿著什么路線下落的? 3．第一次世界大戰(zhàn)期間的一次空戰(zhàn)中，一個(gè)法國(guó)飛行員正在2 000米高的空中飛行，忽然，他發(fā)現(xiàn)臉旁好像有一個(gè)小東西在飛舞，他以為是一只小昆蟲，于是就伸手輕松地把它抓了過(guò)來(lái)，仔細(xì)一看，把他嚇出一身冷汗來(lái)．他抓住的不是別的，是德國(guó)飛機(jī)射向他的一顆子彈。請(qǐng)根據(jù)上述信息討論回答以下問(wèn)題，并注意體會(huì)參考系的選取與運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性． (1)子彈飛得那么快(一般為幾百米每秒)，為什么沒(méi)有把他的手打穿?體會(huì)一下，同一物體相對(duì)于不同的參考系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同嗎? (2)受類似現(xiàn)象的啟發(fā)，人們實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)在飛行途中進(jìn)行空中加油，在航天飛行中，宇宙飛船發(fā)射到太空和正在繞地球運(yùn)動(dòng)的空間站實(shí)行空中對(duì)接．實(shí)現(xiàn)“空中加油”和“空中對(duì)接”應(yīng)滿足的基本條件是什么? 4．1997年6月10日，在我國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征一號(hào)”運(yùn)載火箭成功發(fā)射的“風(fēng)云二號(hào)A”氣象衛(wèi)星，是我國(guó)研制成功的第一顆靜止氣象衛(wèi)星，設(shè)計(jì)工作歷時(shí)三年．2000年6月25日，“長(zhǎng)征三號(hào)”運(yùn)載火箭又將我國(guó)自行研制的第二顆“風(fēng)云二號(hào)B”氣象衛(wèi)星成功發(fā)射上天，在太空中順利完成與A星的“新老交替”，最終定點(diǎn)在東經(jīng)105赤道上空，向地面?zhèn)骰刂袊?guó)及周邊地區(qū)的高質(zhì)量的氣象資料． (1)上述材料中的“靜止氣象衛(wèi)星”最終定點(diǎn)在東經(jīng)105赤道上空，是以誰(shuí)為參考系來(lái)描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的? (2)具有上述特點(diǎn)的衛(wèi)星稱為“同步衛(wèi)星”．除了“氣象衛(wèi)星”外，“同步衛(wèi)星”還有什么用途? [課堂探究] 一跳傘運(yùn)動(dòng)員在下落過(guò)程中，看到身旁的直升機(jī)在向上運(yùn)動(dòng)，則直升機(jī)相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的? 參考答案：跳傘運(yùn)動(dòng)員在下落過(guò)程中，看到身旁的直升機(jī)在向上運(yùn)動(dòng)，是以自己作參考系，即以跳傘運(yùn)動(dòng)員為標(biāo)準(zhǔn)，它們間的距離在不斷增大．如果以地面為參考系，這種情況的出現(xiàn)有以下幾種可能性：(1)直升機(jī)靜止在空中不動(dòng)；(2)直升機(jī)向上升；(3)直升機(jī)下落，但速度比跳 說(shuō)明：為了確定物體的位置和描述物體的運(yùn)動(dòng)而被選作參考的物體或物體系叫做參考系．如果物體相對(duì)于參考系的位置在變化，則表明物體相對(duì)于該參考系在運(yùn)動(dòng)；如果物體相對(duì)于參考系的位置不變，則表明物體相對(duì)于該參考系是靜止的．同一物體相對(duì)于不同的參考系，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以不同．在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，參考系的選擇可以是任意的．研究和描述物體運(yùn)動(dòng)，只有在選定參考系后才能進(jìn)行．如何選擇參考系，必須從具體情況來(lái)考慮．例如，一個(gè)星際火箭在岡0發(fā)射時(shí)，主要研究它相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)，所以把地球選作參考系．但是，當(dāng)火箭進(jìn)入繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道時(shí)，為研究方便，便將太陽(yáng)選作參考系．為研究物體在地面上的運(yùn)動(dòng)，選地球作參考系最方便，例如，觀察坐在飛機(jī)里的乘客，若以飛機(jī)為參考系來(lái)看，乘客是靜止的；若以地面為參考系來(lái)看，乘客是在運(yùn)動(dòng)．因此，選擇參考系是研究問(wèn)題的關(guān)鍵之一． 組織學(xué)生小結(jié)并作好適時(shí)適度的引導(dǎo)： (1)運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)于參考系的． (2)參考系的選取是任意的． (3)選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣． (4)選擇參考系時(shí)，應(yīng)使物體運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單、方便． (5)比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系才有意義． 三、坐標(biāo)系 展示問(wèn)題：（小偷偷東西被發(fā)現(xiàn)，原因GPS來(lái)確定方位） 有時(shí)需要準(zhǔn)確地描述某個(gè)物體所在的位置，如地理上用緯度和經(jīng)度來(lái)確定某個(gè)地點(diǎn)在軍事、大地測(cè)量等領(lǐng)域常采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)來(lái)確定方位． 要準(zhǔn)確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標(biāo)系．如果物體在一維空間運(yùn)動(dòng)，即沿一條直線運(yùn)動(dòng)，只需建立直線坐標(biāo)系，就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置；如果物體在二維空間運(yùn)動(dòng)，即在同一平面運(yùn)動(dòng)，就需要建立平面直角坐標(biāo)系來(lái)描述物體的位置；當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，則需要建立三維直角坐標(biāo)系來(lái)描述． [課堂探究] 創(chuàng)設(shè)一個(gè)實(shí)例讓學(xué)生思考，可以結(jié)合本地實(shí)際選取相應(yīng)的例子． 參考示例： 如圖1—1—1所示，一輛汽車從天安門沿長(zhǎng)安街駛向西單、南菜園方向，思考汽車的位置隨時(shí)間怎樣變化? 問(wèn)題： 1．如何選擇坐標(biāo)軸和正方向? 2．如何選擇坐標(biāo)原點(diǎn)? 3．如何確定坐標(biāo)軸上的刻度值? 師：對(duì)質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，選取質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻為時(shí)間的起點(diǎn)． 師：畫坐標(biāo)系時(shí)，必須標(biāo)上原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度． [課堂訓(xùn)練] 一質(zhì)點(diǎn)在x軸上運(yùn)動(dòng)，各個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)如下表： (1)請(qǐng)?jiān)谙旅娴膞軸上標(biāo)出質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位置． (2)哪個(gè)時(shí)刻離坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)?有多遠(yuǎn)? 參考答案： （1)如圖1—1—3標(biāo)注： (2)在第4s末的位置坐標(biāo)是一7 m，說(shuō)明這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為7m，在x軸的負(fù)向上，為最遠(yuǎn)，而其他幾個(gè)都不是最遠(yuǎn)的． 問(wèn)題：田徑場(chǎng)上，描述百米運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的位置，需建立什么樣的坐標(biāo)系?描述800米賽跑運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的位置需建立什么樣的坐標(biāo)系?足球場(chǎng)上，描述足球運(yùn)動(dòng)員的位置需建立什么樣的坐標(biāo)系?要描述足球的位置呢? 參考答案；百米運(yùn)動(dòng)員是在一條直線上運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)建立直線坐標(biāo)系；800米賽跑運(yùn)動(dòng)員不是在一條直線上運(yùn)動(dòng)，而是在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)建立平面直角坐標(biāo)系；足球運(yùn)動(dòng)員也是在球場(chǎng)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也要建立平面直角坐標(biāo)系，而足球的運(yùn)動(dòng)可以在草坪上進(jìn)行，也可以在空中飛行，所以要建立立體空間直角坐標(biāo)系． 學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目并思考書中提出的問(wèn)題． 參考答案：從GPS定位器上顯示屏中的信息可以知道：第1行的 “西”和第2行的“航向267”表示的是航向，如圖I—1—4所示．“航速0．0km”說(shuō)明定位器現(xiàn)在相對(duì)地面靜止．第3行的“航程1．0 kin是指從出發(fā)到現(xiàn)在的里程，“累計(jì)13：32”是指從開始啟動(dòng)定位器到現(xiàn)在的時(shí)間．第4行的“N3955．451’”和“Ell623．504’”是指定位器所處位置在北緯3955．451’、東經(jīng)11623．504’．第5行“時(shí)間：10：29：57”顯示的是北京時(shí)間10點(diǎn)29分57秒．通過(guò)地理知識(shí)或查閱地圖手冊(cè)可以知道定位器此刻正處于北京市城區(qū)的西部 [小結(jié)] 本節(jié)學(xué)習(xí)的參考系和質(zhì)點(diǎn)的概念是運(yùn)動(dòng)學(xué)甚至整個(gè)力學(xué)的最基本、最重要的概念，并且還提供了重要的科學(xué)思維方法．了解參考系的概念，對(duì)于觀察、比較、研究物體的運(yùn)動(dòng)有實(shí)際的意義．同學(xué)們要明白，嚴(yán)格意義上的“有質(zhì)量的點(diǎn)”實(shí)際上是不存在的，是一種理想化模型，是對(duì)實(shí)際物體的近似，是一種科學(xué)抽象．自然界中任何一種事物及其運(yùn)動(dòng)變化，都是比較復(fù)雜的，研究問(wèn)題，要暫時(shí)撇開起作用很小的因素，抓住主要因素．如果在我們研究的問(wèn)題中，物體的形狀、大小，以及物體上各部分運(yùn)動(dòng)的差異是次要的或不起作用的，就可以把它看成質(zhì)點(diǎn)． [布置作業(yè)] 板 書 設(shè) 計(jì)教材第13頁(yè)問(wèn)題與練習(xí) 1.1運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí) 一、質(zhì)點(diǎn)：用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)． (1)質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型． (2)質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法． (3)一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，取決于它的形狀和大小在所研究問(wèn)題中是否可以忽略不計(jì)，而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)． 二、參考系：任何運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)于某個(gè)參照物而言的，這個(gè)選來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)的參照物稱為參考系． (1)運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)于參考系的． (2)參考系的選取是任意的。 (3)選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣． (4)選擇參考系時(shí)，應(yīng)使物體運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單、方便． (5)比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系才有意義． 三、坐標(biāo)系 學(xué) 生 活 動(dòng) 生1：宇宙中一切物體都處在永恒的運(yùn)動(dòng)中． 生2：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的． 生3：物體空間位置隨時(shí)間的變化就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，片中記錄了大量物體的運(yùn)動(dòng)情景． 生4：描述物體的運(yùn)動(dòng)要選擇參照物． 生5：“坐地日行八萬(wàn)里”，我怎么沒(méi)感覺到呢? 學(xué)生討論： 學(xué)生討論：因?yàn)槲矬w本身都有一定的大小和形狀，物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般并不一樣． 1解析：一個(gè)實(shí)際物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，跟它體積的絕對(duì)大小、質(zhì)量的多少以及運(yùn)動(dòng)速度的高低無(wú)關(guān)，決定于物體的尺寸與物體間距相比的相對(duì)大?。?，地球可稱得上是個(gè)龐然大物，其直徑約為1．28X107m，質(zhì)量達(dá)到6X1024kg，在太空中繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度每秒幾百米．由于其直徑與地球離太陽(yáng)的距離(約1．5X1011m)相比甚小，因此在研究地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，完全可以忽略地球的形狀、大小及地球自身的運(yùn)動(dòng)，把它看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)． 2解析：根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的定義，研究學(xué)生騎車回校的速度只是討論學(xué)生與學(xué)校之間的位置隨時(shí)間的變化關(guān)系，無(wú)須討論學(xué)生的騎車動(dòng)作和自行車的行駛方法原理，故可把其看成質(zhì)點(diǎn)．對(duì)學(xué)生的騎車姿勢(shì)進(jìn)行分析時(shí)，學(xué)生的身軀和四肢就構(gòu)成研究的對(duì)象，故不能把學(xué)生看成質(zhì)點(diǎn)．火星探測(cè)器的大小相對(duì)地球與火星的距離在尺寸上完全可以忽略不計(jì)，故可把其看成質(zhì)點(diǎn)．當(dāng)火星探測(cè)器在火星表面探測(cè)火星，則探測(cè)器的動(dòng)作直接影響探測(cè)的效果，所以，此時(shí)火星探測(cè)器不能看成質(zhì)點(diǎn)． 3解析：在跳水比賽中，人們要觀察跳水運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)美動(dòng)作，包括空中的和入水時(shí)的動(dòng)作，所以不能看作質(zhì)點(diǎn)，故A錯(cuò)．硬幣是正面朝上還是反面朝上，與硬幣的形狀有密切關(guān)系，所以不能看作質(zhì)點(diǎn)，故B錯(cuò)．邢慧娜在萬(wàn)米長(zhǎng)跑中是可以看成質(zhì)點(diǎn)的，因?yàn)樵陂L(zhǎng)跑中主要看她所用的時(shí)間，不考慮本身的形狀和大小，所以可以看成質(zhì)點(diǎn)，故C正確．花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在比賽中主要是觀察滑冰的動(dòng)作，即“花樣”，所以不能看作質(zhì)點(diǎn)，故D錯(cuò)． 參考答案： 1．河岸竹排． 2．云朵 3．地心、地面．這種說(shuō)法不矛盾，是參考系的選擇不同．人隨地球一起圍繞地軸自轉(zhuǎn)，而地球赤道周長(zhǎng)大約是s＝4．0X104 krn，即大約為八萬(wàn)里． 4．這兩種現(xiàn)象是由于選取的參考系不同造成的．第一種現(xiàn)象是以人為參考系，人看到遠(yuǎn)處的山向人靠近；第二種現(xiàn)象是以地面為參考系，山是靜止的，船在行駛． 1參考答案：前者為地球，后者為火箭． 2參考答案：前者為豎直直線，后者為曲線(拋物線)． 3參考答案： (1)因同一物體相對(duì)于不同的參考系有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)于發(fā)射子彈的槍而言，子彈的初速度雖然為幾百米每秒，但相對(duì)于其他以不同方向和速度運(yùn)動(dòng)著的物體，其運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)有明顯不同．當(dāng)子彈和飛機(jī)的速度大小方向相同，則子彈相對(duì)于飛機(jī)靜止，即出現(xiàn)上述情況． (2)除了飛行員具有高超的飛行技術(shù)外，相對(duì)于同一參考系時(shí)兩個(gè)“物體”的速度要相同，即二者相對(duì)速度為零，處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)即可完成． 4參考答案： (1)是以地球?yàn)閰⒖枷?，且處于相?duì)靜止?fàn)顟B(tài) (2)通訊衛(wèi)星． (1)描述直線運(yùn)動(dòng)的物體的位置變化，可以建立一維直線坐標(biāo)系． (2)描述平面上運(yùn)動(dòng)的物體的位置變化，可以建立二維平面直角坐標(biāo)系． (3)描述立體空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的物體的位置變化，可以建立三維立體空間坐標(biāo)系． 作 業(yè) 教材第13頁(yè)問(wèn)題與練習(xí) 教 學(xué) 后 記