2022年人教版高中物理必修1 第1章-第1節(jié)-質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系（教案）

2022年人教版高中物理必修1 第1章-第1節(jié)-質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系（教案）【知識與技能】1、認(rèn)識建立質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)，知道它是一種科學(xué)的抽象，知道科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法。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、認(rèn)識一維直線坐標(biāo)系，掌握坐標(biāo)系的簡單應(yīng)用?！具^程與方法】1、體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法。2、通過參考系的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法。3、體會用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】1、認(rèn)識運(yùn)動是宇宙中的普遍現(xiàn)象，運(yùn)動和靜止的相對性，培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、勇于探索的精神。2、滲透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想。3、滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想。【教學(xué)重難點(diǎn)】1、理解質(zhì)點(diǎn)概念以及初步建立質(zhì)點(diǎn)要點(diǎn)所采用的抽象思維方法2、在研究具體問題時，如何選取參考系3、如何用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸與實際的物理情景結(jié)合起來建立坐標(biāo)系。4、在什么情況下可以把物 體看作質(zhì)點(diǎn)?！菊n時安排】1課時【教學(xué)過程】一、機(jī)械運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動：物體相對于其他物體的位置變化叫機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動它是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動形態(tài)。 二、物體和質(zhì)點(diǎn)思考與討論1、在初中物理學(xué)習(xí)中，研究一個物體的運(yùn)動情況時，往往不考慮物體的大小，把物體簡化成一個點(diǎn)，這樣做的目的是什么？在什么情況下物體才能看成一個點(diǎn)？【答案】容易確定物體的具體位置物體的大小對所研究的問題沒有影響或影響不大2、要準(zhǔn)確描述汽車上各點(diǎn)的位置隨時間的變化不是容易事，困難在哪兒呢？答案：主要由于汽車的車身在向前運(yùn)動的同時，它的輪胎還在轉(zhuǎn)動。也就是汽車有一定的大小和形狀，各部分的運(yùn)動情況不一樣。3、如果我們研究乘汽車從揚(yáng)州出發(fā)到北京，需要多長時間，需要了解汽車各部分如車頭、輪胎、方向盤運(yùn)動的區(qū)別嗎？答案：如果我們只研究它運(yùn)行時間就不需要了解它各部分運(yùn)動的區(qū)別。4、第三個問題中，汽車的大小和形狀是次要因素還是主要因素呢？ 答案：汽車的大小和形狀是次要因素，可以忽略。質(zhì)點(diǎn)定義在某些情況下，我們可以忽略物體的大小和形狀，而突出“物體具有質(zhì)量”這個要素，把它簡化為一個有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。思考與討論質(zhì)點(diǎn)實際存在嗎？答案：在物理學(xué)中，突出問題的主要方面，忽略次要因素，經(jīng)過科學(xué)抽象而建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這種物理模型之一?！镜湫屠}】【例題1】(1)研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個點(diǎn)呢？（研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能把地球視為點(diǎn)；因為日地距離遠(yuǎn)大于地球的直徑。）(2)一列沿京滬鐵路運(yùn)動的“和諧”號動車組，若研究它從上海到北京的運(yùn)動能否把它簡化為一個點(diǎn)？（動車從上海到北京的運(yùn)動也能把它簡化為一個點(diǎn)；因為上海到北京的離遠(yuǎn)大于動車的長度。）(3)研究地球自轉(zhuǎn)時，能否把它視為質(zhì)點(diǎn)呢？（不能把它視為質(zhì)點(diǎn)，因為地球的大小不能忽略。）(4)研究火車通過長江大橋的運(yùn)動時，能否把它簡化為一個質(zhì)點(diǎn)？（火車通過長江大橋的運(yùn)動時，也不能把它視為質(zhì)點(diǎn)，因為火車的長度可以與大橋長度相比擬。）【例題2】(1)物體是否在所有的情況下都能看作質(zhì)點(diǎn)？（同一物體能否看作質(zhì)點(diǎn)，要依據(jù)問題的具體情況決定。）(2)物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？（物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是：物體的形狀和大小對所研究的問題影響很小時。）(3)物理中的“質(zhì)點(diǎn)”跟幾何學(xué)中的點(diǎn)有什么相同和不同的地方？（相同點(diǎn)是都無大小和形狀，不同點(diǎn)是一個有質(zhì)量，一個無質(zhì)量。）(4)大的物體一定不能看成質(zhì)點(diǎn)？小的物體隨時都看成質(zhì)點(diǎn)嗎？（物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，與物體本身的大小無關(guān)。大的物體，如月球、飛船也可以看成質(zhì)點(diǎn)，小的物體，如乒乓球在發(fā)球時要考慮旋轉(zhuǎn)，不能看成質(zhì)點(diǎn)。）小結(jié)1、質(zhì)點(diǎn)的定義用來代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn)2、把物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件如果忽略物體的形狀和大小等因素，不影響問題的研究時，就可以把物體看做是質(zhì)點(diǎn)特別提醒質(zhì)點(diǎn)是一個理想化的物理模型，實際中并不存在三、參考系1、定義：描述一個物體的運(yùn)動時，選定作為參考的其他物體。2、理解：描述物體是否運(yùn)動是看相對于參考系的位置是否改變，事先假定參考系不動；選取不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動，結(jié)果往往是不同；參考系的選取可以是任意的，實際解題應(yīng)以觀測方便和使物體的運(yùn)動盡可能簡單為原則；通常選取地面為參考系；比較兩個物體的運(yùn)動應(yīng)選同一參考系。1選擇參考系的意義要描述一個物體的運(yùn)動，必須首先選好參考系，對于同一個運(yùn)動，如果選不同的物體作參考系，觀察到的運(yùn)動情況可能不相同例如：甲、乙兩輛汽車由西向東沿同一直線以15 m/s的相同速度行駛?cè)艏总囈月愤叺臉淠净虻孛鏋閰⒖枷?，則甲車是以15 m/s的速度向東行駛；若以乙車作為參考系，則甲車是靜止的2選擇參考系的原則(1)選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對象和研究對象所在的系統(tǒng)來決定例如研究火車上物體的運(yùn)動情況時，一般選取火車作為參考系；研究地面上物體的運(yùn)動時，常選地面或相對地面不動的物體作為參考系，這時，參考系?？梢月匀ゲ惶幔纭捌囘\(yùn)動了”，就不必說成“汽車相對地面運(yùn)動了”(2)參考系的選取可以是任意的在實際問題中，參考系的選取應(yīng)以觀測方便和使運(yùn)動的描述盡可能簡單為基本原則例如研究地面上物體的運(yùn)動，一般取地面或相對地面不動的物體作為參考系；若分析太陽系中各行星的運(yùn)動，一般以太陽作為參考系比較方便；若研究火車、輪船、汽車內(nèi)乘客的運(yùn)動情況，一般以運(yùn)動的火車、輪船、汽車等為參考系比較方便3幾點(diǎn)注意問題(1)在研究物體的運(yùn)動情況時，如果一個物體一旦被選為參考系，就認(rèn)為它是靜止不動的(2)由于運(yùn)動描述的相對性，凡是提到物體的運(yùn)動，都應(yīng)該明確它是相對哪個參考系而言(3)在同一個問題中，若要研究多個物體的運(yùn)動或同一個物體在不同階段的運(yùn)動時，必須選取同一個參考系【典型例題】【例題3】（多選）如圖所示，甲、乙、丙3人乘不同的熱氣球，甲看到樓房勻速上升，乙看到甲勻速上升，甲看到并勻速上升，丙看到乙勻速下降，那么，從地面上看甲、乙、丙的運(yùn)動可能是A甲、乙勻速下降，且，丙停在空中B甲、乙勻速下降，且，丙勻速上升 C甲、乙勻速下降，且，丙勻速下降且D甲、乙勻速下降，且，丙勻速下降且【答案】ABD【解析】甲看到樓房勻速上升，說明甲相對于地勻速下降乙看到甲勻速上升，說明乙勻速下降，而且，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，丙可能停在空中，也可能勻速上升，故AB正確；甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，丙可能勻速下降，且，故C錯誤，D正確；【名師點(diǎn)睛】為了研究和描述物體的運(yùn)動，我們引入了參考系，選擇不同的參考系，同一物體相對于不同的參考系，運(yùn)動狀態(tài)可以不同，選取合適的參考系可以使運(yùn)動的研究簡單化，參考系，是指研究物體運(yùn)動時所選定的參照物體或彼此不作相對運(yùn)動的物體系；參考系的選取是任意的，如何選擇參照系，必須從具體情況來考慮，一般情況下我們以地面或地面上的物體作為參考系。三、坐標(biāo)系1、建立坐標(biāo)系的物理意義借助適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系可以定量地描述物體的位置及位置變化。2、坐標(biāo)系：3、全球衛(wèi)星定位系（GPS）24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機(jī)時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。4、三種坐標(biāo)系的比較【典型例題】【例題4】如圖所示,某人從學(xué)校門口A處開始散步,先向南走50 m到達(dá)B處,再向東走100 m到達(dá)C處,最后又向北走了150 m到達(dá)D處,則A、B、C、D各點(diǎn)位置如何表示?【答案】各點(diǎn)坐標(biāo)為A(0,0),B(0,-50 m),C(100 m,-50 m),D(100 m,100 m)【解析】以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),向東為x軸的正方向,向北為y軸的正方向建立平面直角坐標(biāo)系,如圖乙所示,則各點(diǎn)坐標(biāo)為A(0,0),B(0,-50 m),C(100 m,-50 m),D(100 m,100 m)。