11質(zhì)點參考系和坐標系

1、順德一中汪建義教案運動的描述1、質(zhì)點 參考系和坐標系一、教學(xué)目標：1、知道建立質(zhì)點模型的意義和方法，能根據(jù)具體情況將物體簡化為質(zhì)點。2、理解參考系的選取在物理中的作用，會根據(jù)實際情況選定參考系。3、知道一維直線坐標系，掌握坐標系的簡單應(yīng)用。結(jié)合物理情景建立起坐標系。二、教學(xué)重點：理解質(zhì)點概念以及初步建立質(zhì)點概念所采用的抽象思維方法。三、教學(xué)難點：在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點，即將一個實際的物體抽象為質(zhì)點的條件。四、教學(xué)過程：引入新課運動是最普遍的，宇宙中一切的物體都在不停的運動，大到巨大的天體，小到微小的原子。古希臘杰出的哲學(xué)家亞里士多德說過：“不了解運動，就不了解自然?！蔽覀兏咧形锢淼膶W(xué)習(xí)

2、也是從運動開始的。（一）、物體和質(zhì)點我們要怎樣來描述物體的運動呢？比如：劉翔在奧運會田徑運動場上的110米跨欄。描述運動要清楚運動物體的位置隨時間的變化。假如我們要詳細描述劉翔的跨欄運動，你會遇到什么困難？身體各部份的運動情況各不相同。要是劉翔變成了一個沒有形狀大小的點時，這個問題就解決了。劉翔當(dāng)然是不可能變成了一個沒有形狀大小的點的，但我們可以得到這樣的思路，假如我們只關(guān)心跨欄的成績，也即劉翔身體最前端沖過起跑線到身體最前端沖過終點線的時間，在這種情況下我們把劉翔變成了一個沒有形狀大小的點，沒有影響我們研究劉翔跨欄的成績，而且使研究問題變得很方便，這時我們沒有必要關(guān)心劉翔的形狀大小了。但如果

3、我們是劉翔的教練，我們要關(guān)心劉翔的動作，這是我們還能把劉翔看為一點嗎？楊利偉乘坐“神舟”五號飛船，載人艙長7.4 m，直徑2.8 m，用長58 m、重達480 t的“長征”2號火箭發(fā)射。升空后，顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的光點?？茖W(xué)家研究它在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時，需要考慮它本身的大小和形狀嗎? 不需要，我們可以用熒光屏上的小光點代替這個“龐大”的飛船呀!質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點。根據(jù)所研究問題的性質(zhì)和需要，抓住問題中的主要因素，忽略次要因素，建立一種理想化的模型，使復(fù)雜問題得到簡化，這是一種重要的科學(xué)研究方法。討論下列物體能不能把它看成質(zhì)點?（

4、1）、研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時的地球（2）、若研究地面上各處季節(jié)變化時的地球。（3）、研究火車從北京到廣州所用時間的火車。（4）、研究火車過某一路標時間的火車。（5）、研究乒乓球的運動速度時的乒乓球。（6）、研究乒乓球的旋轉(zhuǎn)打法時的乒乓球。解析：地球是一個龐然大物，直徑約為12800km，與太陽相距1.5×km若研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，由于地球本身的大小比地球到太陽的距離小得多，則可以把地球看作質(zhì)點；但若研究地面上各處季節(jié)變化時，則不能把其看作質(zhì)點。乒乓球小而輕，直徑僅4 cm，質(zhì)量約2.7 g。運動員研究各種旋轉(zhuǎn)球的打法時，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

5、到球的大小和形狀，不能把它簡化為一個點。物體能否看成質(zhì)點要以什么來衡量呢？物體的形狀大小在所研究問題中是否可以忽略不計。課堂訓(xùn)練:1下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是 ( C ) A體積很小的物體都可看成質(zhì)點。 B質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點。 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，就可以看成質(zhì)點。 D只有低速運動的物體才可看成質(zhì)點，高速運動的物體不可看作質(zhì)點。 解析：C，一個實際物體能否看成質(zhì)點，跟它體積的絕對大小、質(zhì)量的多少以及運動速度的高低無關(guān)，決定于物體的尺寸與物體間距相比的相對大小。2在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點 ( AC ) A研究某學(xué)生騎車回校的速度。 B對這

6、位學(xué)生騎車姿勢進行生理學(xué)分析。 C研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡。 D研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面。3下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是 (C )A跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中的動作。B一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時是正面朝上還是反面朝上C奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中D花樣滑冰運動員在比賽中4、撐桿跳高是一項非常刺激的體育運動項目，一般來說可以把撐桿跳運動分為如下幾個階段：助跑、撐桿起跳、越過橫桿。討論并思考后回答，在下列幾種情況下運動員能否被看作質(zhì)點，從中體會質(zhì)點模型的建立過程。 (1)教練員針對訓(xùn)練錄像糾正運動員的錯誤時，能否將運動員看成質(zhì)點? (2)分析運動員的助跑速度時

7、，能否將其看成質(zhì)點? (3)測量其所跳高度(判斷其是否打破紀錄)時，能否將其看成質(zhì)點?解析：(1)不能，糾正錯誤動作時不能忽略運動員的姿勢及動作，也就是說不能忽略運動員的形狀和大小。(2)能，分析助跑速度時，可以忽略運動員的姿勢及動作。(3)能。5、物理中的“質(zhì)點”跟幾何中的點有什么相同和不同之處?相同之處為：都是沒有形狀和大小的點。不同之處為：質(zhì)點是實際物體的抽象，它具有一定的物理內(nèi)涵，不僅具有物體的全部質(zhì)量，而且是一個相對的概念；幾何學(xué)中的點沒有質(zhì)量，僅表示一個位置，而且應(yīng)該是“絕對得小”。質(zhì)點小結(jié)：1、 定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點。2、 質(zhì)點的概念是一種科學(xué)的抽象，是一種理想化的模型

8、。3、 質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。4、 一個物體能否看成質(zhì)點，取決于它的形狀和大小在所研究 的問題中是否可以忽略不計，而跟自身的體積大小，質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關(guān)。（二）、參考系兩位同學(xué)在路邊看到急馳而過的一輛小汽車，大聲叫喊：“唉呀!你看他們跑得真快啊!”車中的人對司機說：“你動了嗎?”請你們分析他們的對話。為什么路邊的同學(xué)說車上的人跑得快?為什么車中的一個人又認為他和司機沒有動? 學(xué)生自己回憶初中學(xué)過知識并分析：由于他們所選的參照不同。1、參考系：為了描述一個物體的運動，選來作為標準的物體，叫參考系。2、選擇不同的參考系觀察同一個運動，觀察的結(jié)果

9、會有不同。3、參考系是可任意選取，但選擇的原則要使運動和描述盡可能簡單。4、比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義第一次世界大戰(zhàn)期間的一次空戰(zhàn)中，一個法國飛行員正在2000米高的空中飛行，忽然，他發(fā)現(xiàn)臉旁好像有一個小東西在飛舞，他以為是只小昆蟲，于是就伸手把它抓過來，仔細一看，把他嚇出一身冷汗來。他抓住的不是別的，是德國飛機射向他的子彈。請根據(jù)上述信息討論回答以下問題，并注意體會參考系的選取與運動的相對性。 (1)子彈飛得那么快(一般為幾百米每秒)，為什么沒有把他的手打穿?解析：因同一物體相對于不同的參考系有不同的運動狀態(tài)，相對于發(fā)射子彈的槍而言，子彈的初速度雖然為幾百米每秒，但相

10、對于其他以不同方向和速度運動著的物體，其運動速度就會有明顯不同。當(dāng)子彈和飛機的速度大小方向相同，則子彈相對于飛機靜止，即出現(xiàn)上述情況。 (2)人們實現(xiàn)了飛機在飛行途中進行空中加油，在航天飛行中，宇宙飛船發(fā)射到太空和正在繞地球運動的空間站實行空中對接實現(xiàn)“空中加油”和“空中對接”應(yīng)滿足的基本條件是什么?解析：除了飛行員具有高超的飛行技術(shù)外，相對于同一參考系時兩個“物體”的速度要相同，即兩者相對速度為零，處于相對靜止狀態(tài)即可完成。（三）、坐標系：準確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標系如果物體在一維空間運動，即沿一條直線運動，只需建立直線坐標系，就能準確表達物體的位置。如果物體在二維空間運動，

11、即在同一平面運動，就需要建立平面直角坐標系來描述物體的位置；當(dāng)物體在三維空間運動時，則需要建立三維直角坐標系來描述。對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點的運動軌跡為坐標軸，質(zhì)點運動的方向為坐標軸的正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標軸原點的時刻為時間的起點。畫坐標系時，必須標上原點、正方向和單位長度。問題：田徑場上，描述百米運動員在運動中的位置，需建立什么樣的坐標系?描述800米賽跑運動員在運動中的位置需建立什么樣的坐標系?足球場上，描述足球運動員的位置需建立什么樣的坐標系?要描述足球的位置呢? 解析：百米運動員是在一條直線上運動，所以應(yīng)建立直線坐標系；800米賽跑運動員不是在一條直線上運動，而是在一個平面內(nèi)運動

12、，所以應(yīng)建立平面直角坐標系；足球運動員也是在球場平面內(nèi)運動，也要建立平面直角坐標系，而足球的運動可以在草坪上進行，也可以在空中飛行，所以要建立立體空間直角坐標系。學(xué)生閱讀教材“科學(xué)漫步”欄目并思考書中提出的問題。并在課外思考GPS定位器還能在什么地方應(yīng)用。解析：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，“航速0.0 km”說明定位器現(xiàn)在相對地面靜止。第3行的“航程1.0 km"是指從出發(fā)到現(xiàn)在的里程?！袄塾?3：32”是指從開始啟動定位器到現(xiàn)在的時間。第4行的“N39°55451”和“E116°2350

13、4”是指定位器所處位置在北緯39°55451、東經(jīng)116°23504。第5行“時間：10：29：57”顯示的是北京時間10點29分57秒通過地理知識或查閱地圖手冊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)點的概念是運動學(xué)甚至整個力學(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，對于觀察、比較、研究物體的運動有實際的意義。同學(xué)們要明白，嚴格意義上的“有質(zhì)量的點”實際上是不存在的，是一種理想化模型，是對實際物體的近似，是一種科學(xué)抽象。自然界中任何一種事物及其運動變化，都是比較復(fù)雜的，研究問題，要暫時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題中，物體的形狀、大小，以及物體上各部分運動的差異是次要的或不起作用的，就可以把它看成質(zhì)點。作業(yè)：第13頁，練習(xí)題1、3。板書設(shè)計 質(zhì)點 參考系和坐標系一、機械運動二、 質(zhì)點1、 定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點。2、 質(zhì)點的概念是一種科學(xué)的抽象，是一種理想化的模型。3、 質(zhì)點是對實際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。4、 一個物體能否看成