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2019-2020年高中物理 第一章 1.1質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系教學(xué)案 新人教版必修1 班級________姓名________學(xué)號_____ 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 理解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道它是一種科學(xué)抽象，知道實(shí)際物體在什么條件下可看作質(zhì)點(diǎn)，知道這種科學(xué)抽象是一種常用的研究方法。 2. 知道參考系的概念和如何選擇參考系。 學(xué)習(xí)重點(diǎn):質(zhì)點(diǎn)的概念。 學(xué)習(xí)難點(diǎn): 主要內(nèi)容: 一、機(jī)械運(yùn)動 1.定義：物體相對于其他物體的位置變化,叫做機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動。 2.運(yùn)動的絕對性和靜止的相對性：宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動，無論是巨大的天體，還是微小的原子、分子，都處在永恒的運(yùn)動之中。運(yùn)動是絕對的，靜止是相對的。 二、物體和質(zhì)點(diǎn) 1.定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。 ①質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn)，因而其突出特點(diǎn)是“具有質(zhì)量”和“占有位置”，但沒有大小，它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。 ②質(zhì)點(diǎn)沒有體積，因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動的。任何轉(zhuǎn)動的物體在研究其自轉(zhuǎn)時(shí)都不可簡化為質(zhì)點(diǎn)。 ③質(zhì)點(diǎn)不一定是很小的物體，很大的物體也可簡化為質(zhì)點(diǎn)。同一個(gè)物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)又不能看作質(zhì)點(diǎn)，要具體問題具體分析。 2．物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件：如果在研究的問題中，物體的形狀、大小及物體上各部分運(yùn)動的差異是次要或不起作用的因素，就可以把物體看做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。 3．突出主要因素，忽略次要因素，將實(shí)際問題簡化為物理模型，是研究物理學(xué)問題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法。質(zhì)點(diǎn)就是利用這種思維方法建立的一個(gè)理想化物理模型。 問題：1．能否把物體看作質(zhì)點(diǎn)，與物體的大小、形狀有關(guān)嗎？ 2．研究一輛汽車在平直公路上的運(yùn)動，能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)？要研究這輛汽車車輪的轉(zhuǎn)動情況，能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)？ 3．原子核很小，可以把原子核看作質(zhì)點(diǎn)嗎？ 【例一】下列情況中的物體，哪些可以看成質(zhì)點(diǎn)（ ） A．研究繞地球飛行時(shí)的航天飛機(jī)。 B．研究汽車后輪上一點(diǎn)的運(yùn)動情況的車輪。 C．研究從北京開往上海的一列火車。 D．研究在水平推力作用下沿水平地面運(yùn)動的木箱。 課堂訓(xùn)練： 1．下述情況中的物體，可視為質(zhì)點(diǎn)的是（ ） A．研究小孩沿滑梯下滑。 B．研究地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動的規(guī)律。 C．研究手榴彈被拋出后的運(yùn)動軌跡。 D．研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動。 2.下列各種情況中，可以所研究對象（加點(diǎn)者）看作質(zhì)點(diǎn)的是（　） A． 研究小木塊的翻倒過程?！　? B．研究從橋上通過的一列隊(duì)伍。 C．研究在水平推力作用下沿水平面運(yùn)動的木箱。　 D．汽車后輪，在研究牽引力來源的時(shí)。 三、參考系 1．定義：宇宙中的一切物體都處在永恒的運(yùn)動之中，在描述一個(gè)物體的運(yùn)動時(shí)，必須選擇另外的一個(gè)物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)被選來作為標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參考系。一個(gè)物體一旦被選做參考系就必須認(rèn)為它是靜止的。 2．選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)運(yùn)動，得到的結(jié)果會有不同。 【例二】人坐在運(yùn)動的火車中，以窗外樹木為參考系，人是_______的。以車廂為參考系，人是__________的。 3．參考系的選擇：描述一個(gè)物體的運(yùn)動時(shí)，參考系可以任意選取，選取參考系時(shí)要考慮研究問題的方便，使之對運(yùn)動的描述盡可能的簡單。在不說明參考系的情況下，通常應(yīng)認(rèn)為是以地面為參考系的。 4．絕對參考系和相對參考系： 【例三】對于參考系，下列說法正確的是（ ） A．參考系必須選擇地面。 B．研究物體的運(yùn)動，參考系選擇任意物體其運(yùn)動情況是一樣的。 C．選擇不同的參考系，物體的運(yùn)動情況可能不同。 D．研究物體的運(yùn)動，必須選定參考系。 課堂訓(xùn)練： 1．甲物體以乙物體為參考系是靜止的，甲物體以丙物體為參考系是運(yùn)動的，那么，以乙物體為參考系，丙物體是（?。? A． 一定是靜止的。 　 B．一定是運(yùn)動的?！? C．有可能是靜止的或運(yùn)動的　 D．無法判斷。 2．關(guān)于機(jī)械運(yùn)動和參照物，以下說法正確的有（ ） A. 研究和描述一個(gè)物體的運(yùn)動時(shí)，必須選定參照物。 B. 由于運(yùn)動是絕對的，描述運(yùn)動時(shí)，無需選定參照物。 C. 一定要選固定不動的物體為參照物。 D. 研究地面上物體的運(yùn)動時(shí)，必須選地球?yàn)閰⒄瘴铩? 四、坐標(biāo)系 一般來說，為了定量的描述物體的位置及位置變化，需要在參考系上建立坐標(biāo)系。坐標(biāo)系根據(jù)需要可建立直線坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系。 【例四】 一個(gè)小球從距地面4m高處豎直向下拋出，被地面彈回，在距地面1m高處被接住。坐標(biāo)原點(diǎn)定在拋出點(diǎn)正下方2m處，向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向。則小球的拋出點(diǎn)、落地點(diǎn)和接住點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別是（ ） A. 2m,-2m,-1m B. -2m,2m,1m C. 4m,0m,1m D. -2m,0m,-1m 閱讀材料: 理想模型及其在科學(xué)研究中的作用 在自然科學(xué)的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意義。第一，引入“理想模型”的概念，可以使問題的處理大為簡化而又不會發(fā)生大的偏差。把現(xiàn)實(shí)世界中，有許多實(shí)際的事物與這種“理想模型”十分接近。在一定的場合、一定的條件下，作為一種近似，可以把實(shí)際事物當(dāng)作“理想模型”來處理，即可以將“理想模型”的研究結(jié)果直接地應(yīng)用于實(shí)際事物。例如，在研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)的運(yùn)動的時(shí)候，由于地球與太陽的平均距離(約為14960萬公里)比地球的半徑(約為6370公里)大得多，地球上各點(diǎn)相對于太陽的運(yùn)動可以看做是相同的，即地球的形狀、大小可以忽略不計(jì)。在這種場合，就可以直接把地球當(dāng)作一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”來處理。在研究炮彈的飛行時(shí)，作為第一級近似，可以忽略其轉(zhuǎn)動性能，把炮彈看成一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”；作為第二級近似，可以忽略其彈性性能，把炮彈看成一個(gè)“剛體”。在研究一般的真實(shí)氣體時(shí)，在通常的溫度和壓強(qiáng)范圍內(nèi)，可以把它近似地當(dāng)作“理想氣體”，從而直接地運(yùn)用“理想氣體”的狀態(tài)方程來處理。第二，對于復(fù)雜的對象和過程，可以先研究其理想模型，然后，將理想模型的研究結(jié)果加以種種的修正，使之與實(shí)際的對象相符合。這是自然科學(xué)中，經(jīng)常采用的一種研究方法。例如：“理想氣體”的狀態(tài)方程，與實(shí)際的氣體并不符合，但經(jīng)過適當(dāng)修正后的范德瓦爾斯方程，就能夠與實(shí)際氣體較好地符合了。第三，由于在“理想模型”的抽象過程中，舍去了大量的具體材料，突出了事物的主要特性，這就更便于發(fā)揮邏輯思維的力量，從而使得“理想模型”的研究結(jié)果能夠超越現(xiàn)有的條件，指示研究的方向，形成科學(xué)的預(yù)見。例如：在固體物理的理論研究中，常常以沒有“缺陷”的“理想晶體”作為研究對象。但應(yīng)用量子力學(xué)對這種“理想晶體”進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，表明其強(qiáng)度竟比普通金屬材料的強(qiáng)度大一千倍。由此，人們想到：既然“理想晶體”的強(qiáng)度應(yīng)比實(shí)際晶體的強(qiáng)度大一千倍，那就說明常用金屬材料的強(qiáng)度之所以減弱，就是因?yàn)椴牧现杏性S多“缺陷”的緣故。如果能設(shè)法減少這種“缺陷”，就可能大大提高金屬材料的強(qiáng)度。后來，實(shí)踐果然證實(shí)了這個(gè)預(yù)言。人們沿著這一思路制造出了若干極細(xì)的金屬絲，其強(qiáng)度接近于“理想晶體”的強(qiáng)度，稱之為“金胡須”?？傊?，由于客觀事物具有質(zhì)的多樣性，它們的運(yùn)動規(guī)律往往是非常復(fù)雜的，不可能一下子把它們認(rèn)識清楚。而采用理想化的客體(即“理想模型”)來代替實(shí)在的客體，就可以使事物的規(guī)律具有比較簡單的形式，從而便于人們?nèi)フJ(rèn)識和掌握它們。