内容正文:
质点 参考系和坐标系
【三维目标】
(一)知识与技能
1.知道参考系的概念。
2.知道对同一物体选择不同的参考系时,观察的结果可能不同。
3.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研究方法。
(二)过程与方法
1.通过选用不同的参考系,比较不同参考系的效果。
2.通过实验测量,认识参考系的作用、质点的研究意义。
(三)情感、态度与价值观
解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型,然后用数学方法描述这个模型,并寻求解决的方法。
【教学重点】
1.在研究问题时,如何选取参考系。
2.质点概念的理解。
【教学难点】
在什么情况下可把物体看成质点。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、新课引入
在研究某一问题时,对影响结果非常小的因素常忽略。常建立一些物理模型,这是一种科学抽象。
如:光滑的水平面、轻质弹簧。
这些都是把摩擦、弹簧质量对研究问题影响极小的因素忽略掉了。今天我们又要建立一种新的物理模型——质点。
设计意图:步步导入,吸引学生的注意力,明确学习目标。
二、新课讲解
(一)物体和质点
(1)质点就是没有_________,没有________,只具有物体__________的点。
(2)能否把物体看作质点,与物体的大小、形状有关吗?
(3)研究一辆汽车在平直公路上的运动,能否把汽车看作质点?要研究这辆汽车车轮的转动情况,能否把汽车看作质点?
(4)原子核很小,可以把原子核看作质点吗?
(5)运动的质点通过的路线,叫质点的运动________;________是直线,叫直线运动;____________是曲线,叫____________。
点评:质点是没有形状、大小、具有物体全部质量的点。这是一种科学抽象,就是要抓住主要特征,忽略次要因素,具体问题具体分析。如果在我们研究的问题中,物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的,就可以把它看作质点。比如在平直公路上运动的汽车,研究它运动的特点,汽车的大小、形状及车上各部分运动的差异是次要的,可把汽车看作质点。而研究车轮的转动,是研究汽车上某一部分的运动,就不能把汽车看作质点,再比如原子核很小,要是研究质子与质子的作用时,就不能把它看作质点。
(二)参考系
为了描述一个物体的运动,选来作为标准的物体,叫参考系。
选择不同的参考系观察同一个运动,观察的结果会有不同。
举例:描述同一个运动,选择不同参考系,观察结果也不一样。
举例:运动的汽车,是选择地面为参考系,若选司机为标准,汽车则是静止的。
总结:参考系是可任意选取,但选择的原则要使运动和描述尽可能简单。比如,研究地面上物体的运动,选择地面或相对地面静止的物体作参考系要比选太阳作参考系简单。
(三)坐标系
如果物体沿直线运动,为了定量描述物体的位置变化,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。一般,为了定量地描述物体的位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。
三、课堂小结
1.坐标系相对参考系是静止的。
2.坐标的三要素:原点、正方向、标度单位。
3.用坐标表示质点的位置。
4.用坐标的变化描述质点的位置改变。
四、布置作业
教师组织学生总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。
设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。
五、板书设计
质点 参考系和坐标系
(一)质点
1.定义:用来代替物体的有质量的点叫质点。
2.实物简化为质点的条件:物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计。
理想模型:抓住主要特征,忽略次要因素。
(二)参考系
1.选来作为标准的另外的物体叫做参考系。
2.选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同。
3.选择的原则:观测方便和使运动的描述尽可能简单。
(三)坐标系
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。
六、活动与探究
本节课通过学生熟知的实例分析,让学生很自然地领会到“在某些情况下,可以不考虑物体的大小和形状”,“突出物体具有质量这一要素,把它简化为一个有质量的点”。这充分说明了将物体简化成质点的条件性,质点的两大基本属性。
为了强调坐标的概念,教科书用数学和物理学中通用的符号,即在直线运动中用x表示质点的位置,极坐标,用△x=x1-x2表示质点的位移。在表示物理量的变化时,“△”实际上是我们以前都在使用的符号。由于有了明确表示物理量的变化量的符号,学生更易区分某物理量与这个物理量的变化量。
明确地把某个物理量与这个物理量的变化区分开,有意识地强调它们的区别,对于以后的学习会有好处。
【设计点评】
本节教科书的第一段道出了全章教科书的目标,就是研究“怎样描述物体的机械运动”。教科书一开始就从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念,指导思想是强调一般性的科学方法,即为