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2019-2020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(shí)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。 【過程與方法】 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。 【情感態(tài)度與價(jià)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(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 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(gè)物體的運(yùn)動情況時(shí)，往往不考慮物體的大小，把物體簡化成一個(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)動的同時(shí)，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(shí)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(shí)間就不需要了解它各部分運(yùn)動的區(qū)別。 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(gè)點(diǎn)？ （動車從上海到北京的運(yùn)動也能把它簡化為一個(gè)點(diǎn)；因?yàn)樯虾５奖本┑碾x遠(yuǎn)大于動車的長度。） (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)研究火車通過長江大橋的運(yùn)動時(shí)，能否把它簡化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)？ （火車通過長江大橋的運(yùn)動時(shí)，也不能把它視為質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)榛疖嚨拈L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(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)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)動是看相對于參考系的位置是否改變，事先假定參考系不動； ②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； ③參考系的選取可以是任意的，實(shí)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； ④通常選取地面為參考系； ⑤比較兩個(gè)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(gè)物體的運(yùn)動，必須首先選好參考系，對于同一個(gè)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．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(shí)，一般選取火車作為參考系；研究地面上物體的運(yùn)動時(shí)，常選地面或相對地面不動的物體作為參考系，這時(shí)，參考系?？梢月匀ゲ惶?，如“汽車運(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(shí)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(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(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)動或同一個(gè)物體在不同階段的運(yùn)動時(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(cuò)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(shí)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(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(gè)方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z)。考慮　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)。