1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系— 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一冊(cè)教案

1、1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系教材分析質(zhì)點(diǎn)模型是高中物理建立的第一個(gè)物理模型，是對(duì)于剛從初中進(jìn)入高中的學(xué)生來說并不是很困難。本節(jié)課主要有兩個(gè)內(nèi)容質(zhì)點(diǎn)和參考系，比以前少了一些。我們?cè)趯W(xué)習(xí)這節(jié)課時(shí)主要注意學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，我們要提供大量的素材來加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，這樣學(xué)生才能建立理性認(rèn)識(shí)。內(nèi)容雖然簡(jiǎn)單，但是要詳細(xì)的理解質(zhì)點(diǎn)的條件也是要花許多時(shí)間的，所以教學(xué)設(shè)計(jì)上注重豐富感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)也要傳遞知識(shí)。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)物理觀念：能建立質(zhì)點(diǎn)和參考系的物理觀念，能用物理語言科學(xué)地描述運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,并建立辯證唯物主義的世界觀?？茖W(xué)思維：知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型，現(xiàn)實(shí)中并不存在，具有建構(gòu)“理想化的物理模型”的意識(shí)。科學(xué)探

2、究：掌握把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件,能將特定實(shí)際情景中的物體抽象成質(zhì)點(diǎn)，初步掌握“科學(xué)抽象”這種研究方法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：理解物理概念的建立的過程和規(guī)律；感悟自然界的統(tǒng)一、和諧美；認(rèn)識(shí)到對(duì)物理現(xiàn)象的描述是客觀的，物體的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的；感悟科學(xué)家為社會(huì)的奉獻(xiàn)精神。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1、質(zhì)點(diǎn)概念的建立、質(zhì)點(diǎn)模型的條件判斷。2、明確參考系的概念及運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。難點(diǎn)：1、什么情況下把物體看成質(zhì)點(diǎn)。2、研究實(shí)際問題時(shí)如何選取參考系。教學(xué)方法教師啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)與學(xué)生小組合作探究法相結(jié)合。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件。教學(xué)過程一、新課引入不了解運(yùn)動(dòng)，就不了解自然。亞里士多德這節(jié)課我就開了解我們生活的環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：

3、借助名人名言，創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。二、新課教學(xué)（一）機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過多媒體課件動(dòng)圖展示：在我們周圍，到處可以看到物體在運(yùn)動(dòng)。樹葉在搖動(dòng)，鳥兒在飛翔就連我們腳下的地球，也在不停地自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：通過對(duì)生活中常見現(xiàn)象的思考、討論、交流，從而體驗(yàn)物理與生活的密切聯(lián)系。請(qǐng)同學(xué)們思考回答：1、你感受到以上幾個(gè)例子中物體的狀態(tài)是什么?答：他們都在動(dòng)。2、 你是如何判斷出來他們都在動(dòng)的？答：位置在變化對(duì)學(xué)生的分析回答給予評(píng)價(jià)，并根據(jù)學(xué)生的回答進(jìn)一步引出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念。機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體的空間位置隨時(shí)間變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。它是自然界最簡(jiǎn)單最基本的運(yùn)動(dòng)形式。在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)

4、動(dòng)的分支叫力學(xué)。如何描述物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢？（二）物體和質(zhì)點(diǎn)生活中隨處可見運(yùn)動(dòng)的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹對(duì)于這些運(yùn)動(dòng)的物體，我們?nèi)绾螠?zhǔn)確地描述它們的運(yùn)動(dòng)呢？通過多媒體課件動(dòng)圖畫家用車后的線條表示汽車在很快運(yùn)動(dòng)。問題1、那么我們是如何精確地用物理語言來描述運(yùn)動(dòng)呢？自然界里物體的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的，要想詳細(xì)而準(zhǔn)確地描述物體上各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)，是一件十分困難的事。如：雄鷹在空中翱翔鷹拍打著翅膀在空中翱翔時(shí)，身體在向前運(yùn)動(dòng)，但它的翅膀在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還在上下運(yùn)動(dòng)；足球在綠茵場(chǎng)上滾動(dòng)時(shí)，它在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還在轉(zhuǎn)動(dòng)。描述物體運(yùn)動(dòng)的困難和麻煩在哪里？能不能克服這些麻煩呢？精確地描述物體的運(yùn)動(dòng)困

5、難和麻煩在于，任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般說來并不一樣。我們有時(shí)候關(guān)注物體各部分的運(yùn)動(dòng)，有時(shí)關(guān)注物體的整體運(yùn)動(dòng)，因此如何描述物體的運(yùn)動(dòng)辦法是：要看我們關(guān)注（研究）的問題是什么。我們以“雄鷹在空中翱翔”為例子進(jìn)行研究。要“研究雄鷹是如何飛行的”的這個(gè)問題，那么雄鷹翅膀的運(yùn)動(dòng)方式很重要，我們要看它的翅膀如何振動(dòng)，尾翼如何搖擺，爪子怎么放等等，這就是我們只關(guān)注物體各部分的運(yùn)動(dòng)。 要“研究雄鷹從哪里移動(dòng)到了哪里”的這個(gè)問題，那么雄鷹翅膀的運(yùn)動(dòng)方式就不重要了，就不必太在意它的形狀，把它看成一個(gè)點(diǎn)來描述就可以了。這就是我們只關(guān)注物體整體的運(yùn)動(dòng)。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：通過雄鷹這個(gè)例子來剖析

6、，例子中既有整體的運(yùn)動(dòng)也有明顯區(qū)別的個(gè)體部分的運(yùn)動(dòng)，比較好分析，也能很好的與課本照應(yīng)。為學(xué)生提供具體生動(dòng)的感性材料，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)，使得學(xué)生發(fā)生認(rèn)知沖突，萌發(fā)探索、發(fā)現(xiàn)新知的欲望。所以如何精確地用物理語言來描述運(yùn)動(dòng)呢，有兩個(gè)步驟：要看我們研究的問題是什么。是物體的部分呢，還是整體；把我們要研究的物體看成一個(gè)“點(diǎn)”。問題2、物體能不能看成一個(gè)“點(diǎn)”到底要滿足怎么樣的條件？下面我們來分析一些具體的實(shí)例，看看什么樣的問題可以物體看成一個(gè)點(diǎn)，什么樣的問題不能把物體看成一個(gè)點(diǎn)。我們以地球?yàn)槔舆M(jìn)行研究分析。通過多媒體課件動(dòng)圖展示：人類居住的地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)以及旅行者一號(hào)遠(yuǎn)離地球，地球逐漸變小成為

7、一個(gè)點(diǎn)的過程。地球自轉(zhuǎn)時(shí)，它就在我們腳下，我們就是要研究他的轉(zhuǎn)動(dòng)方向大小等，是不能看成一個(gè)點(diǎn)的。而公轉(zhuǎn)因?yàn)榫嚯x夠遠(yuǎn)，在研究地球公轉(zhuǎn)引起的位置變化問題時(shí)，由地球的大小引起的運(yùn)動(dòng)差異很小，因此，可以忽略地球的大小和形狀而把它視為點(diǎn)。遠(yuǎn)離地球就可以很好的闡述這個(gè)知識(shí)了，地球越來越來遠(yuǎn)，看到的也就越來越小，它的形狀大小都可以忽略掉了。所以大的物體也可以看成點(diǎn)。結(jié)論：當(dāng)物體的大小與形狀在研究的問題中影響很小,可忽略不計(jì)時(shí),可看成質(zhì)點(diǎn)。有些物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)差異雖然不小，但如果我們不研究各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)差異，而只關(guān)注物體整體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣可以把物體看作一個(gè)點(diǎn)。通過多媒體課件動(dòng)圖展示：高速行駛的列車。列車在平直軌道

8、上行駛，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，我們考慮嗎？我們是否要考慮火車本身大小？都不用考慮，盡管它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及車輪的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜，但是，當(dāng)我們只關(guān)心列車整體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，忽略某些次要因素-形狀、大小、體積，只關(guān)心主要的因素-位置、質(zhì)量。就可以不考慮上述各部分的運(yùn)動(dòng)差異，而用一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整列列車的運(yùn)動(dòng)。結(jié)論：我們不研究各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)差異，而只關(guān)注物體整體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣可以把物體看作一個(gè)點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：通過觀察動(dòng)圖讓學(xué)生體驗(yàn)忽略次要因素，突出主要因素。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思考、歸納、總結(jié)的意識(shí)和能力，體會(huì)科學(xué)抽象的物理思想方法的精妙，為引入質(zhì)點(diǎn)的概念作好鋪墊。由于原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的局限和科學(xué)抽象思維能力水平不高，學(xué)生將遇到較

9、大的困難。這就需要教師站在稍徽超前于學(xué)生智力發(fā)展的邊界上，通過提問來引導(dǎo)學(xué)生探究。培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和大局意識(shí)。歸納總結(jié)：把物體看成一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)我們叫做質(zhì)點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)：忽略物體的大小和形狀，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)具有質(zhì)量的點(diǎn)。作用：方便描述物體的運(yùn)動(dòng)，即用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。思考：質(zhì)點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)生活中是否存在？答：在現(xiàn)實(shí)生活中不存在的。因?yàn)椋嘿|(zhì)點(diǎn)是一種理想化的物理模型，在實(shí)際生活中并不存在。由此引出理想化的物理模型的概念：在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。從前面的討論可以看出，一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由所要研究的問題決

10、定的。同一個(gè)物體，由于所要研究的問題不同，有時(shí)可以看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能看成質(zhì)點(diǎn)。這個(gè)“有時(shí)可以”和“有時(shí)不可以”，它就是初中與高中物理的區(qū)別，初中是定性描述，高中是有條件的描述。例如：前面提到過的例子（通過多媒體課件動(dòng)圖展示：人類居住的地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)）研究地球公轉(zhuǎn)規(guī)律，可以把地球看成質(zhì)點(diǎn)。研究其自轉(zhuǎn)，考查地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能把地球看成質(zhì)點(diǎn)。歸納總結(jié)：物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件是當(dāng)所研究的問題與物體本身的形狀大小無關(guān)時(shí)，可以將物體簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：質(zhì)點(diǎn)，理想化的物理模型，以及初中與高中物理的區(qū)別。這是學(xué)生上到高中第一次接觸高中的的概念，已經(jīng)概念的建立過程，教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生過渡。幫助

11、他們快速找到初高中物理的區(qū)別，這樣他們才能轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，和思維習(xí)慣等。課本思考與討論：運(yùn)動(dòng)員踢足球的不同部位，會(huì)使球產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)。足球運(yùn)動(dòng)中常說的“香蕉球”是球在空中旋轉(zhuǎn)、整體運(yùn)動(dòng)徑跡為類似香蕉型弧線的一種運(yùn)動(dòng)（圖1.1-2）。在研究如何才能踢出“香蕉球”時(shí)，能把足球看作質(zhì)點(diǎn)嗎？研究什么樣的問題可以把足球看作質(zhì)點(diǎn)？通過多媒體課件動(dòng)圖展示：香蕉球動(dòng)態(tài)圖。分析：由質(zhì)點(diǎn)的定義和質(zhì)點(diǎn)的條件可知（1）在研究如何才能踢出香蕉球時(shí)，足球的形狀大小不可忽略，不能把足球看作質(zhì)點(diǎn)；（2）足球的形狀大小對(duì)研究對(duì)象的影響可以忽略時(shí)，可以把足球看作質(zhì)點(diǎn)?！镜湫屠}】例1：下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中，正確的是 （C 

12、;   ）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)例2：下列情形中的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的（ CEG       ）A、放學(xué)后同學(xué)們狂蹦到食堂，手是如何放的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、校運(yùn)動(dòng)會(huì)上小明在5000米長(zhǎng)跑中D、花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在比賽中E、研究繞地球飛行時(shí)航天飛機(jī)的軌道F、研究飛行中的直升機(jī)上的螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)情況G、計(jì)算從北京開往汕頭的一列火車的運(yùn)

13、行時(shí)間H、計(jì)算火車通過路口所用的時(shí)間在中學(xué)物理中所研究的物體，一般情況下都可以把它們看成質(zhì)點(diǎn)，因此對(duì)“物體”和“質(zhì)點(diǎn)”兩個(gè)詞一般不加以區(qū)分。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：加強(qiáng)學(xué)生對(duì)能看成質(zhì)點(diǎn)的條件的理解，使學(xué)生能靈活在理想物理模型與現(xiàn)實(shí)之間切換。通過多媒體課件動(dòng)圖展示：動(dòng)態(tài)圖。思考：是房屋向右運(yùn)動(dòng)？還是這精神小伙 向左運(yùn)動(dòng)？（過渡，導(dǎo)入）（三）參考系要描述物體的運(yùn)動(dòng)，通常要先判斷它是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的；如果物體是運(yùn)動(dòng)的，再根據(jù)需要來說明它是怎樣運(yùn)動(dòng)的。通過多媒體課件展示：靜止的樹木，已經(jīng)樹木和地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，還有車乘的情景。我們說房屋、樹木是靜止的，這大概是不會(huì)錯(cuò)的。但是，房屋、樹木在隨著地球一起運(yùn)動(dòng)，這也是事實(shí)

14、。再比如，行駛的列車中的乘務(wù)員與旅客在交流，列車外的人認(rèn)為他們隨列車一起運(yùn)動(dòng)，但他們彼此看對(duì)方卻是靜止的。所以物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的，不好說。問題3、為什么人們的看法會(huì)不一樣呢？自然界的一切物體都處于永恒的運(yùn)動(dòng)中，絕對(duì)靜止的物體是不存在的。我們?cè)诘厍蛏?，以為地球是靜止的，其實(shí)地球是繞太陽運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)?shù)厍蚶@太陽運(yùn)動(dòng)的時(shí)候我們又以為太陽是靜止的，其實(shí)太陽也是繞著銀河系運(yùn)動(dòng)的、通過多媒體課件動(dòng)圖展示：地球繞太陽和太陽繞著銀河系運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖。就此意義而言，我們說運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。但是，描述某個(gè)物體的位置隨時(shí)間的變化，卻又總是相對(duì)于其他物體而言的。這便是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性。結(jié)論：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。教學(xué)設(shè)計(jì)

15、說明：讓學(xué)生看到自然的偉大，自己的渺小奧，增加對(duì)自然的敬畏，對(duì)知識(shí)的敬畏，也可以調(diào)節(jié)課堂氛圍。通過對(duì)我們生活的大環(huán)境的思考，理解運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。為引入?yún)⒖枷档母拍钭龊娩亯|?？梢?，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先要選定某個(gè)其他物體作為參考，觀察物體的位置相對(duì)于這個(gè)“其他物體”是否隨時(shí)間變化，以及怎樣變化。我們以這個(gè)精神小伙來分析：房屋向右運(yùn)動(dòng)，則假定人是靜止。精神小伙向左運(yùn)動(dòng)，則假定房屋是靜止。歸納總結(jié)：參考系：描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí),用來作為參考(假定為不動(dòng))的物體。（初中叫參照物，這里也要注意區(qū)分和引導(dǎo)學(xué)生過渡）思考：選擇參考系的原則是什么？1、 原則上參考系可以任意選取。但實(shí)際上總是本著觀測(cè)

16、方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單的原則選取。通過多媒體課件動(dòng)圖展示：選太陽為參考系和選銀河為參考系行星的動(dòng)態(tài)圖。加以說明“選參考系盡可能簡(jiǎn)單的原則”。2、 一般研究地面上運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)選取地面為參考系。一個(gè)物體一旦被選為參考系，就認(rèn)為它是靜止的。在選定參考系后要假定自己站在參照物中去觀察物體的運(yùn)動(dòng)，即“參考系上長(zhǎng)著觀察者的眼睛”?！镜湫屠}】：例3：獨(dú)立寒秋湘江北去，橘子洲頭看萬山紅遍，層林盡染。問：江水北去，以什么為參考系？答：橘子洲或者河岸都可以。例4：觀察圖中的煙和小旗，關(guān)于甲、乙兩車相對(duì)于房子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是（ ）A、甲、乙兩車一定向左運(yùn)動(dòng)B、甲、乙兩車一定向右運(yùn)動(dòng)C、甲車可能運(yùn)

17、動(dòng)，乙車向右運(yùn)動(dòng)D、甲車可能靜止，乙車向左運(yùn)動(dòng)【解析】 圖中房子相對(duì)地面是靜止的，由煙囪冒出的煙向左飄，可知此時(shí)風(fēng)向向左（相對(duì)于地球而言）。甲車上的旗子也向左，則有三種可能情況：一是甲車不動(dòng)，風(fēng)把小旗向左刮；二是甲車向右運(yùn)動(dòng)，風(fēng)相對(duì)甲向左，風(fēng)把小旗向左刮；三是甲車向左運(yùn)動(dòng)但小于風(fēng)速，因此風(fēng)仍能把小旗向左刮對(duì)于乙車，則只有乙車向左運(yùn)動(dòng)并大于風(fēng)速，此時(shí)風(fēng)把小旗向右刮。故選項(xiàng)D正確。教學(xué)設(shè)計(jì)說明：加強(qiáng)學(xué)生對(duì)參考系的理解。例3是毛主席的詩句，學(xué)生語文剛學(xué)，在這里出現(xiàn)有利于調(diào)節(jié)課堂氣氛。使學(xué)生意識(shí)到學(xué)科之間也有點(diǎn)聯(lián)系，能夠用物理知識(shí)看問題。加強(qiáng)愛國主義精神的教育。板書設(shè)計(jì)1.1運(yùn)動(dòng)的描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體的空間位置隨時(shí)間變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。一、物體和質(zhì)點(diǎn)1、質(zhì)點(diǎn)：忽略物體的大小和形狀，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)具有質(zhì)量的點(diǎn)。2作用：方便描述物體的運(yùn)動(dòng)，即用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。3、物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件：當(dāng)所研究的問題與物體本身的形狀大小無關(guān)時(shí)，可以將物體簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)。4、理想化模型：在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。二、參考系1、運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。2參考系:描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí),用來作為參考(假