1、第一章 运动的描述 1 质点 参考系和坐标系 整体设计 质点模型是高中物理提出的第一个物理模型，也是最简单的模型，对质点概念的形 成以及质点模型的建立过程，教学要求是初步的.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、定量地描述质点的运动，又要建立坐标系.质点、参考 系和坐标系是描述物体运动的基础知识，所以本教学设计是逐步展开的. 本课程的教学设计要解决两个问题：一是通过在教学中创设多样的问题情景，引导 学生讨论并总结质点的概念；二是合作探究引入参考系和坐标系的意义，以及如何建立合 适的参考系和坐标系，然后介绍全球卫星定位系统，让学生了解信息，拓展视野. 教学目标 一
2、、学习目标： （1）理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。 （2）理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。 （3）会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。 教学重点 质点概念的理解，如何选取参考系。 教学难点 什么情况下可以把物体看成质点。 教学过程 一、导入新课 雄鹰在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，连静静的山川也在“坐地日行八万里”。 宇宙中的一切物体都在不停地运动。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现 象。李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天” ，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽 的画笔描绘出动感十足的情景。那么我们的物理学
3、家是怎样描绘物体的机械运动呢？ 学生阅读课本 P8 回答： 1、什么叫机械运动？ 答：物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动，简称运动。 二、新授内容 1.物体和质点 研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体 的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件 简单的事情。 学生活动，组织学生讨论。例如： (1)扔出去的粉笔头，飞行轨迹的描绘。 (2)把教室的课桌向后推出 0.5m 怎么样测量距离？ (3)你从校门口向校园内走 100m，你现在在哪儿？ 在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差
4、 异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。 老师提出：引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成 点的运动。 （板书） 学生回答： （1）质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具 有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。 （2）说明：质点是人为提出的物理模型。 老师提出 （3）关于质点简化的条件性 学生归纳 物体的大小和形状等因素不影响问题的研究时，就可以把物体抽象看成质点。 平动的物体一般可以看作质点 老师补充 做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运 动，在这种情况下，物
5、体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。 例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个 整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎 的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。 要注意的是：同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从 北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过 桥的时间，不可以将火车看成质点。 有转动但转动为次要因素 例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看质点。 物体的形状、大小可忽略 再如：乒
6、乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能 把乒乓球简单看作质点。 例 1、2010 年 11 月在广州举行的亚运会上，下列运动项目中，运动员可看成质点的是（ ） A、自由体操 B、跳水 C、花样游泳 D、马拉松赛跑 例 2、关于质点的以下说法中正确（ ） A、质点是没有质量、没有形状和大小的点 B、只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点 C、只要物体运动不是很快，就可以把物体看成质点 D、物体的大小和形状在所研究的现象中起的作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物 体看成质点。 2.参考系 老师提出问题，学生讨论：（课本 P10）铁路边的人看到火车中的乘客在飞快
7、离去，而乘 客却认为自己是静止的，他甚至可以靠在坐椅上睡觉！矛盾出在哪呢？ 学生回答：因为选择了不同的参照物。 老师小结：参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。 说明： （1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准 的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参 考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。 （请同学们思考课本 P12 图 1.1-4。并思考观察结果为什么不同。 ） (2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。 (3) 比较两个物体的运动时必须选择同一
8、参照系，比较才有意义。 (4)在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可 能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动 时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。 例 3、课本 P11 1。 例 4、课本 P11 2。 3.坐标系 位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，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。坐标系是在参 考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。 （1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具 体
9、有： 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为 x 轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图 111 所示，若某 一物体运动到 A 点，此时它的位置坐标 XA3m，若它运动到 B 点，则此时它的坐标 XB- 2m（“-”表示沿 X 轴负方向） 。 Xm AB O 0 3-2 二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐 标确定它的位置，如图 112。 三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。 (2) GPS 定位仪确定地球物体的具体方位，提供准 确时间。 要注意以下几点： （a）坐标系相对参考系是静止的。 （
10、b）坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。 （c）用坐标表示质点的位置。 （d）用坐标的变化描述质点的位置改变。 三、课堂小结 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。 4、课堂检测 【基础达标】 1关于质点的概念,下面叙述正确的是 （ D ） A、任何细小的物体都可以看作质点。 B、任何静止的物体都可以看作质点。 C、在研究某一问题是，一个物体可以视为质点，那
11、么在研究另一个问题时，该物体也 一定可视为质点。 D、一个物体可否视为质点，要看所研究问题的具体情况而定。 2下列情形中的物体可以看作质点的是 （ C ） A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中 B.一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上 C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中 D花样滑冰运动员在比赛中 3下列说法中正确的是( D ) A质点一定是体积、质量都极小的物体 B当研究一列火车 全部通过桥所需的时间时，因为火车上各点的运动状态相同，所 以可以将火车视为质点 C研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论研究哪方面，自行车都不能视 为质点 图 111 D地球虽大，且有自转和公转，但有时
12、可视为质点 4.关于参考系的选取,以下说法正确的是（ ABC ） A、研究物体的运动，必须选定参考系 B、描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的 C、实际选取参考系时，应本着便于观测和使对运动的描述尽可能简单的原则来进行， 如在研究地面上的运动时，常取地面或相对于地面静止的其他物体做参考系 D、参考系必须选取地面或相对于地面不动的其它物体 5.甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系又是运动的，那么，以乙 物体为参考系，丙物体的运动情况是 （ B ） A. 一定是静止的 B. 运动或静止都有可能 C. 一定是运动的 D. 条件不足，无法判 断 6.观察如图 所示的漫画，
13、图中司机说乘车人“你没动” ，而路上的小女孩说他“运动得真快” 司机和小女孩在对乘车人运动状态的描述时，所选取的参考系应该分别为( C ) A地面、地面 B地面、汽车 C汽车、地面 D汽车、汽车 7撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目，一般来说可以把撑杆跳运动分为如下几个阶 段：助跑、撑杆起跳、越过横杆讨论并思考后回答，在下列几种情况下运动员能否被看 作质点，从中体会质点模型的建立过程 (1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点? (2)分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点? (3)测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时，能否将其看成质点? 8. 质点由西向东运动，从
14、 A 点出发到达 C 点再返回 B 点静止如图，若 AC100 m，BC30 m，以 B 为原点，向东为正方向建立直线坐标，则出发点的位置为_ m，B 点的位置为_ m，C 点的位置为_ m，A 到 B 位置变化是_ m，方 向_， C 到 B 位置变化是_ m. 9.如右图所示，某人从学校门口 A 处开始散步，先向南走了 50m 到达 B 处，再向东走了 100m 到达 C 处，最后又向北走了 150m 到达 D 处，则 A、B 、C、D 各点的位置如何表示？ 学生分组讨论。 【教师点评】：学生的描述在生活中能够简单表明意思的，但严格地说是不准确的，对于 上述问题有下面的解决方式： 可以 A 点位坐标原点，向东为 x 轴正向，向北为 y 轴正向，则各点坐标分别为：A(0,0)、 B（0，-50m） 、C（100m,-50m） 、D （100m、100m）
