《质点、参考系和坐标系》教案

第一节 质点 参考系和坐标系

一、教学目标 1．知识与技能：

(1)理解质点的概念．能明确物体在什么情况下可以看作质点．

(2)知道参考系的概念．知道选取参考系时，要考虑到使运动的描述尽可能简单． (3)知道坐标系的概念．能够用坐标系描述物体的位置和位置的变化． 2．过程与方法：

(1)领悟质点概念的提出和分析、建立的过程

(2)了解物理学研究中物理模型的特点，初步掌握科学抽象这种研究方法 (3)通过数形结合的学习，认识数学工具在物理学中的作用 3．情感态度与价值观：

(1)通过学生的观察、探究体验，使学生保持对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理

(2)通过小组讨论，培养学生相互合作、共同探索的团队精神，并使学生学会 合作与交流，逐步形成严谨求实的科学态度

(3)体验物理学研究问题的方法——科学抽象，养成正确处理问题的方法，学会在研究问题中突出主要矛盾的哲学价值观 二、教学重点、难点

1．教学重点及其教学策略：

重点：质点概念的理解、参考系的选取、坐标系的建立 教学策略：通过观察、思考、讨论和实例分析来加深理解。 2．教学难点及其教学策略：

难点：理想化模型——质点的建立，及相应的思想方法

教学策略：通过问题的讨论，在原有认知水平上进一步深化拓宽，达到认知的螺旋上升，攻克难点 三、教学资源

1．演示器材：乒乓拍、乒乓球

2．课件：飞机空投，地月系、太阳系运行，地球公转和四季变化，火车运行的模拟动画

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3．音像文件：“神舟”５号发射、运行、返回过程；鸽子飞行；28届雅典奥运会上张怡宁发球

4. 图片资料：学校平面图，神州五号发射控制中心，GPS定位器，汽车、火车过桥、火箭等图片。

5．多媒体教学设备一套。

四．教学过程

引入新课

呈现“神舟”５号从发射到返回舱成功回收的主要阶段。

播放神州五号发射升空过程的录像。

讲述：飞船在茫茫太空遨游，如何描述它的运动呢？文学家、艺术家采用形象的手法。“凌云戏月游银汉,转瞬翔天过太空”，短短一两句话就勾勒出航天飞船的雄姿。 世界万物都在运动，对于不同物体的运动，不同的人（如文学家、艺术家等）有不同的描述，请举例说明。

那么科学家怎样描述物体的运动呢？

著名物理学家海森伯曾说过：“为了理解现象，首要条件就是引入适当的概念。只有借助于正确的概念，我们才能真正知道观察到了什么。”

本章我们首先引入描述运动的一些基本概念，进而研究最简单最基本的运动形式：直线运动。 讲授新课

（一）、物体与质点

１、播放鸽子飞行的录像。 提问：

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(1)要准确描述鸽子身上各点的位置随时间的变化不是容易事，困难和麻烦出在哪儿呢？

(2)如果我们研究它从家里出发到你亲戚家送信，需要了解它各部分运动的区别吗？

(3)如何才能较准确地描述它的运动呢？

讲述：有些时候为了便于分析，常常把物体简化为一个点。 呈现信息窗：

“神舟”5号飞船载人舱长7.4m，直径2.8m,用长58m，重达480t的“长征”2号火箭发射。

如科学家研究“神舟”5号飞船在空中的运动位置、高度、速度等问题时就把它简化为一个有质量的点。

播放“神舟”５号运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点。 教师小结：这样，在某些情况下，我们可以把物体简化为一个有质量的点。 物理学中，用来代替物体的有质量的点叫质点（mass point）。 信息快递：

在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。

２、提问：

(1)研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢？播放太阳系运行的模拟动画。 (2)一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点？播放火车运行模拟动画。

(3)研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？播放地球公转和四季变化的模拟动画。

(4)研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点？呈现火车过桥的图片。

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3、通过以上几个问题请同学们进一步讨论： (1)物体是否在所有的情况下都能看作质点？ (2)物体看作质点的条件是什么？

(3)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？

(4)大的物体一定不能看成质点？小的物体随时都看成质点吗？ 播放地月系运行模拟动画，28届雅典奥运会上张怡宁发球录像。 演示乒乓球发球情况。 （二）、参考系

1、设想一下，你和你的同桌正在太空站里一边喝咖啡一边聊天。在“地球人”看来，你们随太空站以很大的速度绕地球运动。

提问：你和你的同桌能感到自己在高速运动吗？为什么？呈现太空站的图片。 教师小结：物体的运动和静止是相对的。

为描述物体的运动，需要另外选取一个物体作为标准，否则无法判断。这个作为标准的物体叫做参考系（reference frame）.

提问：有一首唐代流传下来的诗词：“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动——是船行。”作者为什么会有“山迎”、“船行”这样两种不同的感觉？

２、播放飞机空投的模拟动画。提问：选择不同的参考系观察结果如何？从中你有什么发现呢？

３、提问：参考系的选择是任意的。但怎样选择比较好呢？

播放地月系、太阳系运行的模拟动画（几何画板制作），请同学观察思考研究月球的运动选什么参考系较好？由此你得出的结论如何？

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教师小结：参考系的选择应以对运动的描述简单、方便为原则。

要注意的是：若无特别说明，通常是以地面或相对地面静止的物体为参考系． （三）、坐标系

1、假设你在学校攀登楼前广场上，沿东西方向笔直地奔跑，如果要问你到了哪里，我们会怎样表示呢？（呈现学校平面图）

对我们可以选择大家所熟悉的标志作为参考，说明你的位置。那么能否借助数学方法呢？

教师小结：一般说来，为了定量地描述物体的位置变化,需要在参考系上建立适当的坐标系（coordinate system）。用坐标值来表示物体的位置。

提问：如何选择坐标轴和正方向？如何选坐标原点？如何确定坐标轴上的刻度值？

如果我们以广场上旗杆作为坐标原点，x=5m,x=-10m表示什么意思？正负号表示什么意思？

2、如果你在学校里从前校门到后校门，对于这种平面运动，要描述你的位置或位置的变化，应该建立怎样的坐标系？如果我们要研究“神舟”５号这种三维运行呢？

3、请同学们阅读课本第１３页“科学漫步”，并回答：此GPS定位器此刻处于我国哪个城市？从显示屏中你还能获得哪些信息？

老师解释：显示屏上第1行的“西”和第2行的航向267°其含义。 请同学举例说明它的还有哪些用途。 本课小结

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这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念，它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。

除了以上知识，你还学到了什么方法？ 布置作业

复习本节课本。

思考课本第13页“问题与练习”中各题，要求准确回答。

板书设计： 第一节 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 １、选来作为标准的另外的物体叫做参考系。 二、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：

系． 6

这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念，它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。

除了以上知识，你还学到了什么方法？ 布置作业

复习本节课本。

思考课本第13页“问题与练习”中各题，要求准确回答。

板书设计： 第一节 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 １、选来作为标准的另外的物体叫做参考系。 二、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：

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