高中物理必修1《參考系和坐標(biāo)系》觀摩課教學(xué)設(shè)計(jì)
高中物理必修1《參考系和坐標(biāo)系》觀摩課教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)目標(biāo)】
�。�1）理解質(zhì)點(diǎn)的概念；
�。�2）知道參考系的概念及與運(yùn)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(biāo)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)過程】
第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系 坐標(biāo)系
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1、機(jī)械運(yùn)動(dòng)
�。�1）定義：物體相對(duì)于其他物體的位置變化，叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)。
（2）運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性和靜止的相對(duì)性：宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)，無論是巨大的天體，還是微小的原子、分子，都處在永恒的運(yùn)動(dòng)之中。運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。
2、物體和質(zhì)點(diǎn)
�。�1）定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。
第一、質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的具有質(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)沒有體積，因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的。任何轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在研究其自轉(zhuǎn)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：如果在研究的問題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運(yùn)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)際問題簡(jiǎn)化為物理模型，是研究物理學(xué)問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。
（二）問題與討論
�。�1）能否把物體看作質(zhì)點(diǎn)，與物體的大小、形狀有關(guān)嗎？（無關(guān)）
�。�2）研究一輛汽車在平直公路上的運(yùn)動(dòng)，能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)？（可以）要研究這輛汽車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，能否把汽車看作質(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(jī)
B．研究汽車后輪上一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況的車輪
C．研究從北京開往上海的一列火車
D．研究在水平推力作用下沿水平地面運(yùn)動(dòng)的木箱
課堂訓(xùn)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
C．研究手榴彈被拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡
D．研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)
�。�2）下列各種情況中，可以把研究對(duì)象看作質(zhì)點(diǎn)的是（CD）
A．研究小木塊的翻倒過程
B．研究從橋上通過的一列隊(duì)伍
C．研究在水平推力作用下沿水平面運(yùn)動(dòng)的木箱
D．汽車后輪，在研究牽引力來源的時(shí)
3、參考系
（1）定義：宇宙中的一切物體都處在永恒的運(yùn)動(dòng)之中，在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須選擇另外的一個(gè)物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)被選來作為標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)為它是靜止的。
�。�2）選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，得到的結(jié)果可能是不同的。
例2：人坐在運(yùn)動(dòng)的火車中，以窗外樹木為參考系，人是運(yùn)動(dòng)的。以車廂為參考系，人是靜止的。
�。�3）參考系的選擇：描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系可以任意選取，選取參考系時(shí)要考慮研究問題的方便，使之對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能的簡(jiǎn)單。在不說明參考系的情況下，通常應(yīng)認(rèn)為是以地面為參考系的。
（4）絕對(duì)參考系和相對(duì)參考系：（看書）
例3：對(duì)于參考系，下列說法正確的是（CD）
A．參考系必須選擇地面
B．研究物體的運(yùn)動(dòng)，參考系選擇任意物體其運(yùn)動(dòng)情況是一樣的
C．選擇不同的參考系，物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同
D．研究物體的運(yùn)動(dòng)，必須選定參考系
課堂訓(xùn)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(yùn)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(yùn)動(dòng)的
C．有可能是靜止的或運(yùn)動(dòng)的
D．無法判斷
�。�2）關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)和參照物，以下說法正確的有（A）
A．研究和描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須選定參照物
B．由于運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，描述運(yùn)動(dòng)時(shí)，無需選定參照物
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(yùn)動(dòng)時(shí)，必須選地球?yàn)閰⒄瘴?/p>
4、坐標(biāo)系
�。�1）坐標(biāo)系的建立：如果物體做直線運(yùn)動(dòng)，為了定量的描述物體的位置變化，可以以這條直線為X軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度，建立直線坐標(biāo)系。
5、科學(xué)漫步：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（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，可以使問題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生大的偏差。把現(xiàn)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(dāng)作“理想模型”來處理，即可以將“理想模型”的研究結(jié)果直接地應(yīng)用于實(shí)際事物。例如，在研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由于地球與太陽的平均距離(約為14960萬公里)比地球的半徑(約為6370公里)大得多，地球上各點(diǎn)相對(duì)于太陽的運(yùn)動(dòng)可以看做是相同的，即地球的形狀、大小可以忽略不計(jì)。在這種場(chǎng)合，就可以直接把地球當(dāng)作一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”來處理。在研究炮彈的飛行時(shí)，作為第一級(jí)近似，可以忽略其轉(zhuǎn)動(dòng)性能，把炮彈看成一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”；作為第二級(jí)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(qiáng)范圍內(nèi)，可以把它近似地當(dāng)作“理想氣體”，從而直接地運(yùn)用“理想氣體”的狀態(tài)方程來處理。
第二，對(duì)于復(fù)雜的對(duì)象和過程，可以先研究其理想模型，然后，將理想模型的研究結(jié)果加以種種的修正，使之與實(shí)際的對(duì)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)過適當(dāng)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(jié)果能夠超越現(xiàn)有的條件，指示研究的方向，形成科學(xué)的預(yù)見。例如：在固體物理的理論研究中，常常以沒有“缺陷”的“理想晶體”作為研究對(duì)象。但應(yīng)用量子力學(xué)對(duì)這種“理想晶體”進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，表明其強(qiáng)度竟比普通金屬材料的強(qiáng)度大一千倍。由此，人們想到：既然“理想晶體”的強(qiáng)度應(yīng)比實(shí)際晶體的強(qiáng)度大一千倍，那就說明常用金屬材料的強(qiáng)度之所以減弱，就是因?yàn)椴牧现杏性S多“缺陷”的緣故。如果能設(shè)法減少這種“缺陷”，就可能大大提高金屬材料的強(qiáng)度。后來，實(shí)踐果然證實(shí)了這個(gè)預(yù)言。人們沿著這一思路制造出了若干極細(xì)的金屬絲，其強(qiáng)度接近于“理想晶體”的強(qiáng)度，稱之為“金胡須”�？傊捎诳陀^事物具有質(zhì)的多樣性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往是非常復(fù)雜的，不可能一下子把它們認(rèn)識(shí)清楚。而采用理想化的客體(即“理想模型”)來代替實(shí)在的客體，就可以使事物的規(guī)律具有比較簡(jiǎn)單的形式，從而便于人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和掌握它們。
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