1质点参考系和坐标系名师教学设计1

1　质点　参考系和坐标系 … 高中物理       人教2003课标版

一、知识与技能

1. 理解质点的概念，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。

2. 理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。

3. 会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。

二、过程与方法

1. 体会物理模型在探索自然规律中的作用，让学生将生活实际与物理概念相联系，通过几个具体的例子让学生自主讨论，在讨论与交流中，自主升华为物理概念。

2. 通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法，让学生从熟悉的常见现象和已有经验出发，体验不同参考系中运动的相对性，揭示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性，促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力。

三、情感态度与价值观

热爱自然，关心科技，正确方法，科学态度。

 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。 
  针对这些情况，教学中要注意“从生活走进物理，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。

教学重点：质点概念的理解，如何选取参考系。
教学难点：什么情况下可以把物体看成质点。

一、导入新课
雄鹰在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，连静静的山川也在“坐地日行八万里”……。宇宙中的一切物体都在不停地运动。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象。李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽的画笔描绘出动感十足的情景。那么作为我们未来的科学家，我们怎样描绘物体的机械运动呢

1. 物体和质点
研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。
例如：
(1)投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？
(2)把教室的课桌向后推出0.5m，怎么样测量距离？
(3)你从校门口向校园内走100m，你现在哪儿？
在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。
引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。
(1)质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。
(2)质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法——科学抽象。
物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素，和对当前考察影响很小的次要因素。
（3）关于质点简化的条件性
一个物体能否抽象成质点，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要看具体情况而定。
①平动的物体一般可以看作质点
做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。
例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。
要注意的是：同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点。
②有转动但转动为次要因素
例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看质点。
③物体的形状、大小可忽略
再如：乒乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒乓球简单看作质点。

2. 参考系
参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。
（1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。（请同学们思考课本图1.1-4。并思考观察结果为什么不同。）
(2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。
 (3) 比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。
(4)在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。

3. 坐标系
位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，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。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。
（1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具体有：
① 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。

② 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。
③ 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。
(2) GPS定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准确时间。
要注意以下几点：
a坐标系相对参考系是静止的。
b坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。
c用坐标表示质点的位置。
d用坐标的变化描述质点的位置改变。

1　质点　参考系和坐标系

1　质点　参考系和坐标系

一、导入新课
雄鹰在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，连静静的山川也在“坐地日行八万里”……。宇宙中的一切物体都在不停地运动。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象。李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽的画笔描绘出动感十足的情景。那么作为我们未来的科学家，我们怎样描绘物体的机械运动呢

1. 物体和质点
研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。
例如：
(1)投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？
(2)把教室的课桌向后推出0.5m，怎么样测量距离？
(3)你从校门口向校园内走100m，你现在哪儿？
在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。
引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。
(1)质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。
(2)质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法——科学抽象。
物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素，和对当前考察影响很小的次要因素。
（3）关于质点简化的条件性
一个物体能否抽象成质点，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要看具体情况而定。
①平动的物体一般可以看作质点
做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。
例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。
要注意的是：同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点。
②有转动但转动为次要因素
例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看质点。
③物体的形状、大小可忽略
再如：乒乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒乓球简单看作质点。

2. 参考系
参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。
（1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。（请同学们思考课本图1.1-4。并思考观察结果为什么不同。）
(2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。
 (3) 比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。
(4)在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。

3. 坐标系
位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，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。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。
（1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具体有：
① 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。

② 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。
③ 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。
(2) GPS定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准确时间。
要注意以下几点：
a坐标系相对参考系是静止的。
b坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。
c用坐标表示质点的位置。
d用坐标的变化描述质点的位置改变。