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1、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(shí)與技能】
1、認(rèn)識(shí)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(jiǎn)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(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。
3、認(rèn)識(shí)一維直線坐標(biāo)系,掌握坐標(biāo)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用。
【過程與方法】
1、體會(huì)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(huì)用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
1、認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)是宇宙中
2、的普遍現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)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(shí),如何選取參考系
3、如何用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸與實(shí)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)。
【課時(shí)安排】1課時(shí)
【教學(xué)過程】
一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)
機(jī)械運(yùn)動(dòng):物體相對(duì)于其他物體的位置變化叫機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng).它是自然界中最簡(jiǎn)單、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。
二、物體和質(zhì)點(diǎn)
★思考與討
3、論
1、在初中物理學(xué)習(xí)中,研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí),往往不考慮物體的大小,把物體簡(jiǎn)化成一個(gè)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(gè)點(diǎn)?
【答案】 容易確定物體的具體位置.物體的大小對(duì)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(shí)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(dòng)的同時(shí),它的輪胎還在轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是汽車有一定的大小和形狀,各部分的運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間,需要了解汽車各部分如車頭、輪胎、方向盤運(yùn)動(dòng)的區(qū)別嗎?
答案:如果我們只研究它運(yùn)行時(shí)間就不需要了解它各部分運(yùn)動(dòng)的區(qū)別。
4、4、第三個(gè)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(gè)要素,把它簡(jiǎn)化為一個(gè)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(shí)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(duì)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。
【典型例題】
【例題1】
(1)研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個(gè)點(diǎn)呢?
(研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能把地球視為點(diǎn);因?yàn)槿盏鼐嚯x
5、遠(yuǎn)大于地球的直徑。)
(2)一列沿京滬鐵路運(yùn)動(dòng)的“和諧”號(hào)動(dòng)車組,若研究它從上海到北京的運(yùn)動(dòng)能否把它簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)?
(動(dòng)車從上海到北京的運(yùn)動(dòng)也能把它簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn);因?yàn)樯虾5奖本┑碾x遠(yuǎn)大于動(dòng)車的長(zhǎng)度。)
(3)研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),能否把它視為質(zhì)點(diǎn)呢?
(不能把它視為質(zhì)點(diǎn),因?yàn)榈厍虻拇笮〔荒芎雎浴#?
(4)研究火車通過長(zhǎng)江大橋的運(yùn)動(dòng)時(shí),能否把它簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)?
(火車通過長(zhǎng)江大橋的運(yùn)動(dòng)時(shí),也不能把它視為質(zhì)點(diǎn),因?yàn)榛疖嚨拈L(zhǎng)度可以與大橋長(zhǎng)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
6、什么?
(物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是:物體的形狀和大小對(duì)所研究的問題影響很小時(shí)。)
(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(gè)有質(zhì)量,一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí),就可以把物體看做是質(zhì)點(diǎn).
特別提醒
質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)
7、理想化的物理模型,實(shí)際中并不存在.
三、參考系
1、定義:
描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),選定作為參考的其他物體。
2、理解:
①描述物體是否運(yùn)動(dòng)是看相對(duì)于參考系的位置是否改變,事先假定參考系不動(dòng);
②選取不同的參考系來觀察同一物體的 運(yùn)動(dòng),結(jié)果往往是不同;
③參考系的選取可以是任意的,實(shí)際解題應(yīng)以觀測(cè)方便和使物體的運(yùn)動(dòng)盡可能簡(jiǎn)單為原則;
④通常選取地面為參考系;
⑤比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)應(yīng)選同一參考系。
1.選擇參考系的意義
要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),必須首先選好參考系,對(duì)于同一個(gè)運(yùn)動(dòng),如果選不同的物體作參考系,觀察到的運(yùn)動(dòng)情況可能不相同.
例如:甲、乙兩輛汽車由西向東沿同
8、一直線以15 m/s的相同速度行駛.若甲車以路邊的樹木或地面為參考系,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(duì)象和研究對(duì)象所在的系統(tǒng)來決定.
例如研究火車上物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí),一般選取火車作為參考系;研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),常選地面或相對(duì)地面不動(dòng)的物體作為參考系,這時(shí),參考系常可以略去不提,如“汽車運(yùn)動(dòng)了”,就不必說成“汽車相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)了”.
(2)參考系的選取可以是任意的.在實(shí)際問題中,參考系的選取應(yīng)以觀測(cè)方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則.
例如研究地面上物體的運(yùn)動(dòng),一般取地面或相對(duì)地面不
9、動(dòng)的物體作為參考系;若分析太陽系中各行星的運(yùn)動(dòng),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(dòng)情況,一般以運(yùn)動(dòng)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(dòng)情況時(shí),如果一個(gè)物體一旦被選為參考系,就認(rèn)為它是靜止不動(dòng)的.
(2)由于運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性,凡是提到物體的運(yùn)動(dòng),都應(yīng)該明確它是相對(duì)哪個(gè)參考系而言.
(3)在同一個(gè)問題中,若要研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一個(gè)物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選取同一個(gè)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
10、乙勻速下降,那么,從地面上看甲、乙、丙的運(yùn)動(dòng)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(duì)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(cuò)誤,D正確;
【名師點(diǎn)睛】為了研究和描述物體的運(yùn)動(dòng),我們引入了參考系,選擇不同的參考系,同一物體相對(duì)于不同的參考系,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以不
11、同,選取合適的參考系可以使運(yùn)動(dòng)的研究簡(jiǎn)單化,參考系,是指研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所選定的參照物體或彼此不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行,使得在任意時(shí)刻,在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)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(cè)中,我們可得到衛(wèi)星到接收 機(jī)
12、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(gè)方程式,解出觀測(cè)點(diǎn)的位置(X,Y,Z)??紤] 到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差,實(shí)際上有4個(gè)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(gè)方程式進(jìn)行求解,從而得到觀測(cè)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)。