《1．1 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系》教學(xué)設(shè)計(jì)

11 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系教學(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?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】質(zhì)點(diǎn)的概念、參考系的選取、坐標(biāo)系的建立?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】實(shí)際物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件?！窘虒W(xué)過(guò)程】第一節(jié) 質(zhì)點(diǎn)參考系 坐標(biāo)系(一)主要內(nèi)容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(wú)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(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(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(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(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(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。(二)問(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(yùn)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(zhuǎn)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(jī)B.研究汽車(chē)后輪上一點(diǎn)的運(yùn)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(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(guò)程B.研究從橋上通過(guò)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(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(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(lái)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(lái)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(chē)中，以窗外樹(shù)木為參考系，人是運(yùn)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(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(wèn)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(shuō)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(shū))例3：對(duì)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(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(wú)法判斷(2)關(guān)于機(jī)械運(yùn)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(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(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(yùn)動(dòng)時(shí)，必須選地球?yàn)閰⒄瘴?、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(wèn)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(lái)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(yáng)公轉(zhuǎn)的運(yùn)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(duì)于太陽(yáng)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(lái)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(lái)處理。第二，對(duì)于復(fù)雜的對(duì)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(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(guò)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(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(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(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(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(shuō)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(lái)，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)