（高一物理）第一章 質點 參考系和坐標系一 新課標 人教版（通用）

第一章 質點 參考系和坐標系一 全章概述本章中，我們要學習描述運動的基本物理量：位移、速度、加速度等，要通過對這些問題的研究，了解和體會物理學研究問題的一些方法如理想模型和數學方法（圖象、圖表、公式），以及處理實驗數據的方法等，這些都是今后進一步學習的重要基礎，在教學過程中，要引導學生注意學習和領會物理學研究問題的思想和方法，這對今后的學習是十分重要和有益的。本章可分為3個單元一、質點等相關概念二、運動及相關“快慢的描述量（速度和加速度）三、使用打點計時器測速度新課標要求本章為必修模塊物理1的第一部分。1、通過本章學習，認識如何建立運動中的相關概念，并體會用概念去描述相關質點運動的方法。了解質點、位移、速度、加速度等的意義。2、通過史實初步了解近代實驗科學的產生背景，認識實驗對物理學發(fā)展的推動作用，并學會用計時器測質點的速度和加速度。3、通過學習思考及對質點的認識，了解物理學中模型和工具的特點，體會其在探索自然規(guī)律中的重要作用。如質點的抽象、參考系的選擇、勻速直線運動的特點等。4、體會物理學中，相關條件的特征及作用，科學的方法在物理學中的意義，如瞬時速度、圖象等。新課程學習1.1 質點 參考系和坐標系新課標要求（一）知識與技能1、知道質點的概念及條件。2、知道參考系概念及作用。3、掌握坐標系的簡單應用。（二）過程與方法1、體驗質點的條件及意義，初步掌握科學抽象這種研究方法。2、體驗不同參考系中運動的相對性，促使學生形成勤于觀察、勤于思考的習慣，提高學生自主獲取知識的能力。3、體會用坐標方法，描述物體位置的優(yōu)越性，可用不同的方法設計實驗并體會比較。增強學生發(fā)現問題并力求解決問題的意識和能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀1、認識運動是宇宙中的普遍現象，運動和靜止的相對性。培養(yǎng)學生熱愛自然、關心科技發(fā)展、勇于探索的精神。2、不同的參考系中現象不同，幫助學生建立辨證唯物主義的世界觀。教學重點理解質點概念以及初步建立質點概念所采用的抽象思維方法。教學難點將一個實際的物體抽象為質點的條件。教學方法教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。教學過程（一）引入新課教師活動：指導學生快速閱讀教材第一段，并粗看這節(jié)課的黑體字標題，提出問題：要描述物體的機械運動，本節(jié)課將從哪幾個方面去描述？學生活動：通過閱讀、思考，對本節(jié)涉及的概念有個總體印象，知道這些概念都是為了進一步描述物體的運而引入的，要研究物體的運動首先從學好這些基本概念入手。（二）進行新課1、對質點概念的學習教師活動：指導學生仔細閱讀“物體和質點”一部分，同時提出問題：1、為什么在某些情況下要把物體轉化為質點？2、什么情況下才可以把物體轉化為質點？3、把物體轉化為質點是一種怎樣的研究方法？學生活動：首先留出時間讓學生閱讀教材，然后每四人一組展開討論，每組選出代表發(fā)表見解，提出疑問；教師活動：教師幫助學生總結，回答學生可能提出的問題，進行點評。學生活動：思考P13“問題與練習”第1小題，討論后作出解答。教師活動：針對學生的回答進行點評。2、對參考系和坐標系概念的學習教師活動：指導學生認真閱讀教材，仔細觀察插圖1.1-3和圖1.1-4，并思考圖中所提出的問題，想一想為什么要選參考系？應怎樣選擇參考系？學生活動：學生閱讀教材，思考問題，在閱讀中自己尋求答案。就“說一說”欄目所提問題展開討論，并發(fā)表見解，教師活動：針對學生的見解作點評，對學生可能提出的問題進行解答。學生活動：思考P13“問題與練習”第2、3小題，討論后作出解答。教師活動：針對學生的回答進行點評。（三）課堂總結、點評1、質點理想模型質點是一種科學抽象，是在研究物體運動時，抓住主要因素，忽略次要因素，對實際物體的近似，是一個理想化模型。一個物體能否視為質點，要具體情況具體分析。例如：一列火車從北京開往上海，在計算運行時間時，可以忽略列車的長短，把它視為質點；但是，同樣這列火車，要計算它通過黃河鐵路大橋所需時間時，必須考慮列車的長度，不可把列車視為質點。一個物體能否看作質點，主要取決于物體的大小和形狀在所研究的問題中是否屬于次要的、可以忽略的因素，而不是僅僅取決于物體的大小。地球雖然很大，但在研究地球繞太陽的公轉時，地球的大小相對它到太陽的距離可以忽略，故可視為質點；乒乓球雖然小，在研究它的旋轉對運動的影響時，卻不能看成質點。2、實際物體在下列三種情況下都可簡化為質點：（1）物體的大小和形狀對研究問題的影響可忽略不計。（2）物體上的各點的運動情況都是相同的，所以研究它上面某“點”的運動規(guī)律就可以代表它的整體運動情況了，故此物體也可當質點處理。（3）有轉動、但相對平動而言可以忽略時，也可以把物體視為質點。如汽車在運行時，雖然車輪有轉動，但我們關心的是車輛整體運動的快慢，故汽車可以看成質點。（四）實例探究關于機械運動的認識例1 下列哪些現象是機械運動A神舟5號飛船繞著地球運轉B西昌衛(wèi)星中心發(fā)射的運載火箭在上升過程中C鐘表各指針的運動D煤燃燒的過程解析：A、B、C三種現象中物體都有機械位置的變化，所以是機械運動；D煤的機械位置沒有變化，所以不是機械運動。故ABC正確關于質點的應用例2在研究下列哪些運動時，指定的物體可以看作質點 （ ）A從廣州到北京運行中的火車 B研究車輪自轉情況時的車輪C研究地球繞太陽運動時的地球 D研究地球自轉運動時的地球解析：物體可簡化為質點的條件是：物體的大小和形狀在所研究的問題中應屬于無關或次要的因素。一般說來，物體平動時或所研究的距離遠大于物體自身的某些幾何尺寸時，便可簡化為質點。答案：AC例3下列關于質點的說法中正確的是 （ ）A體積很小的物體都可看成質點B質量很小的物體都可看成質點C不論物體的質量多大，只要物體的尺寸跟物體間距離相比甚小時，就可以看成質點D只有低速運動的物體才可看成質點，高速運動的物體不可看做質點解析：一個實際物體能否看成質點，跟它體積的絕對大小、質量的多少以及運動速度的快慢無關，主要決定于這個物體的尺寸和它與周圍物體間距離相比是否能忽略，同時還跟所要研究的問題的性質有關。例如，地球可稱得上是個龐然大物，其直徑約1.28×107m，質量達6×1024kg，在太空中繞太陽運動的速度達幾百米每秒。但由于其直徑與地球離太陽的距離（約 1.5×1011m）相比甚小，因此在研究地球公轉運動時，完全可忽略地球的形狀、大小及地球自身的運動，把它看成一個質點。而同樣的這個地球，在研究其晝夜交替及一年四季的成因時，就不能把它看成質點，本題的答案選C。答案：C關于參考系選擇的應用例4 第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國飛行員在2000 m高空飛行時，發(fā)現臉旁有一個 小東西，他以為是一只小昆蟲，敏捷地把它一把抓過來，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈，是因為（ ）A飛行員的反應快 B子彈相對于飛行員是靜止的C子彈已經飛得沒有勁了，快要落在地上了 D飛行員的手有勁解析：在日常生活中，我們經常去拾起掉在地上的物品，或者去拿放在桌子上的物品，其實，地面上靜止的物體（包括人）都在永不停息地隨地球自轉而運動，在地球赤道處，其速度大約為465m/s。正因為相對地面靜止的物體都具有相同的速度，相互間保持相對靜止狀態(tài)，才使人們沒有覺察到這一速度的存在。當飛行員的飛行速度與子彈飛行的速度相同時，子彈相對于飛行員是靜止的，因此飛行員去抓子彈，就和我們去拿放在桌上的物品的感覺和道理一樣。答案 B點評：從題中可體會出靜止的相對性，其實地面上靜止的物體（包括人）都在永不停地隨地球自轉而運動。用坐標描述質點位置及位置變化例5 質點由西向東運動，從A點出發(fā)到達C點再返回B點靜止。如圖，若AC=100m，BC=30m，以B點為原點，向東為正方向建立直線坐標，則：出發(fā)點的位置為 m，B點位置是 m，C點位置為 m，A到B位置變化是 m，方向 。C到B位置變化為 m，方向 .解析：以B為原點、建立坐標系，如圖A（-70m）B（0m）C（+30m）A到B的變化70向東；C到B變化為 - 30向西答案 見上課余作業(yè)書面完成P13“問題與練習”第4題。本節(jié)學習的質點等概念是運動學乃至整個力學的最基本、最重要的概念。一方面，這些概念的運用貫穿于力學中的各個章節(jié)，另一方面還提供了重要的科學思維方法：解決問題時，首先把實際問題抽象成物理模型，然后用數學方法描述這個模型，并尋求解決的辦法。學習質點的概念時，重在讓學生理解體會質點是一種理想化的模型，是對實際物體的近似，是一種科學抽象，其含義：自然界中任何一種事物及其運動變化，都是比較復雜的，研究問題，要突出問題的主要方面，忽略次要因素。讓學生在自主學習中，通過對多個實例的討論分析，逐漸領會這種科學思維方法，學會獨立分析，切忌機械記憶。資料袋300多年前，堂·吉訶德的作者塞萬提斯在描寫騎士和他的侍從騎著木馬旅行時，有這樣一段故事：人們對堂·吉訶德說：“請騎在馬背上，只要你把馬脖子上的套管一扭動，木馬就會騰空而起，平平穩(wěn)穩(wěn)地把你送到瑪朗布魯諾等待你的地方。不過，為了不使你因高速奔馳而頭暈，一定要蒙上你的眼睛才乘坐?！碧?#183;吉訶德和他的侍從上了馬，他們的眼睛也蒙了起來。堂·吉訶德摸到了那個套管，用力一扭。堂·吉訶德對侍從說：“我們的旅行開始了！我詛咒，我一生從來沒有騎過這樣快、這樣平穩(wěn)的馬?！笔虖恼f：“是的，我覺得迎面而來的大風，就好像有許多風箱朝我們鼓風一樣?！笔聦嵣?，真的是人們正在用幾個巨大的風箱朝著他們鼓風，木馬卻還呆在原地，一步也沒動。塞萬提斯是根據運動的相對性原理來編寫這段故事的。由運動的相對性原理可知：一個人相對于周圍的物體向前運動，和他自己靜止不動，周圍的物體向后運動，其感覺完全一樣。運動的相對性原理，在現代科學技術上有著廣泛的應用，研制飛機時，使用的風洞就是根據這個原理設計的。飛機在高空飛行時，氣流對飛機的阻力和升力起著重要的作用。要取得氣流與飛機飛行之間聯系的數據，本應駕飛機飛行，進行實驗。但是，這樣做既危險又浪費。于是人們根據相對性原理，把飛機懸吊在大型管道風洞中不動，然后讓空氣從風洞中向后高速流去，以此代替飛機在高空的飛行。這種試驗方法，大大方便了實驗工作的順利進行，也大大促進了飛機制造工業(yè)的發(fā)展。