最新人教版高中物理必修1第一章《质点 参考系和坐标系教学设计二》教学设计.docx

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最新人教版高中物理必修1第一章《质点参考系和坐标系教学设计二》教学设计

教学设计

1　质点　参考系和坐标系

教学设计

（二）

导入新课

打开“1.1质点　参考系和坐标系．ppt”文件，点击目录中的“引入”，切换到如图所示：

根据所给问题让学生思考，分析出当只考虑足球飞越的距离和蝴蝶上升的高度时，可以把足球和蝴蝶当作一个点来研究，这种点在物理上就是一个理想化的模型——质点（引入下面的课题）

推进新课

一、物体和质点

1．定义：

用来代替物体的有质量的点．

2．将物体看成质点的条件：

点击目录中的“质点”，切换到下图：

先让学生思考其中的问题，然后再给出结论．

点击“下一页”进入练习题部分：

先让学生自己思考解答，然后再给出解析过程．

二、参考系

点击目录中D的“参考系”，进入下图所示内容

先让学生观察两个视频，并分别说出各自的结论，然后老师总结并分别给出下面的内容．

点击“下一页”，切换到情景模拟部分：

可以改变其中的各种参数改变小车的速度，让学生充分理解各种运动情况．

继续点击“下一页”，进入练习部分：

同样先让学生自己完成两题，然后再给出解析内容．

三、坐标系

点击目录中的“坐标系”，出现以下内容：

先让学生根据图中提出的问题，说出自己确定物体位置的办法，然后老师再给出参考答案．在此问题中实际涉及了三种不同的坐标系，它们都是以人的位置为坐标起点.1．是一维坐标系，2．是二维坐标系，3．是三维坐标系．

点击“下一页”给出坐标系的有关内容：

点击其中的“下一页”给出坐标系的知识拓展部分：

继续点击其中的“下一页”给出坐标系的练习题部分：

对于此题，也是先让学生思考、解答，然后再给出解析和最后的归纳总结．

课堂小结

点击目录中的“小结”，出现以下内容：

提问学生本节主要学习了哪些内容，然后展示本节所学内容以及本节的学习目标，以供学生掌握本节的重点和难点．

物体的相对运动问题是学生学习的难点之一，正确地选择参考系是解题的关键．对于有些事例很难用实物模拟，所以这里就采用了实物录像和flash课件模拟的方法很好地解决了这个问题．

注明：

本课所用课件全部来自“志鸿优化网”（http：

//www.zhyh.org），具体链接地址为：

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//www.zhyh.org/？

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参考系的演示．swf（http：

//www.zhyh.org/upload/res/200612/20061225174006.swf）

运动参考系．swf（http：

//www.zhyh.org/upload/res/200703/20070316233233.swf）

理想模型

理想模型是为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想物体，实际的物体都是具有多种属性的，但是，当我们针对某种目的，从某种角度对某一物体进行研究时，有许多对研究问题没有直接关系的属性和作用就可以忽略不计．例如，我们从力学角度研究引力作用下物体的运动时，只需考虑质量这一最重要的属性，其他因素均可略去，对于具有一定质量的物体，我们假设其质量集中在物体的质量中心，便抽象出质点模型．质点是力学中的一个基本概念，只要我们所考虑的运动仅涉及物体的位置移动，并且所涉及的空间尺度比物体自身的尺度大得多时，都可以用质点模型来代替所研究的物体．在上述条件下，不但微观世界中的电子、质子、中子等基本粒子可以看做质点，地球上的各种生物和其他物体可用质点模型来代表，就是恒星、行星等各种天体，也可以看做质点．

作为科学抽象的结果，理想模型也是一种科学概念，广泛应用在各门科学中，例如，数学上所研究的不占有任何空间的“点”，没有粗细的“线”，没有厚度的“面”；物理学中所研究的“理想的摆”（单摆），忽略分子本身体积和分子间作用力的“理想气体”，不考虑其大小的“点电荷”等；在化学和生物学中也有类似的理想模型．这些理想模型都是以客观存在为原型的，作为抽象思维的结果，它们也是对客观事物的一种反映．在自然科学的研究中，理想模型的建立，具有十分重要的意义，由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚，引入理想模型的概念，可以使问题的处理大为简化，从而便于人们去认识和掌握它们．

参考系

质点的机械运动表现为质点的位置随时间变化，质点的位置是相对于一定的参考系说的，参考系是指选来作为研究物体运动依据的一个三维的、不变形的物体（刚体）或一组物体，并在参考体上选取不共面的三条相交线作为标架，再加上与参考体固连的时钟，即参考系包括参考体、标架和时种，习惯上我们把参考体简称为参考系，为了定量地描述物体的运动，我们在参考系上还要建立坐标系．

从运动学角度看，参考系可以任意选取．对一个具体的运动学问题，我们一般从方便出发选取参考系以简化物体运动的研究．古代研究天体的运动时，很自然以地球为参考系．托勒密的“地心说”用本轮、均轮解释行星的运动．哥白尼用“日心说”解释行星运动时，也要用本轮和均轮．从运动学角度看，“地心说”和“日心说”都可以同样好地描述行星的运动．但从研究行星运动的动力学原因的角度看，“日心说”开通了走向真理的道路．开普勒在“日心说”的基础上，把行星的圆周运动改变为椭圆运动从而扔掉了本轮、均轮的说法，并在观测的基础上建立了行星运动三定律，作出了重要的贡献．牛顿进一步揭露了开普勒三定律的奥秘，建立了万有引力定律，概括出“万有引力”的概念．我们应该注意，从运动学看，所有参考系都是平权的，选用参考系时只考虑分析解决问题是否简便．从动力学看参考系可分为惯性参考系和非惯性参考系两类，牛顿定律等动力学规律只对惯性参考系成立，对不同的非惯性参考系要应用牛顿定律需引入相应的惯性力修正．

平动与转动

常见物体的运动有各种形式，最基本的只有两种：

平动和转动．

在任何时刻，物体中各点的运动速度、位移都相同，也就是说，它们的运动状态都相同，这种运动叫做平动．例如，缝纫机针的运动，给病人注射时注射器中活塞的运动，起重机提起重物时重物的运动等．

判断物体做平动的方法：

在运动物体中任意两点间连一条直线，如果这条直线在物体运动过程中总是平行的，这种运动就是平动，如图所示．

知道平动的上述特点，那么物体做平动时，它的轨迹一定是直线吗？

研究物体的平动时，物体可被视为质点吗？

请你认真思考并与同学们交流讨论．

如果物体中各点都绕同一条直线做圆周运动，这种运动叫做转动，这条直线叫做转轴．例如，电扇扇叶的运动，钟表指针的运动，装有合页的门窗的运动等．

物体转动时各点的运动情况相同吗？

物体能被看成质点吗？

请你好好想想，并与同学们交换意见．

实际上，许多物体往往既做平动，又做转动．例如，螺钉拧入螺母的运动，钻头钻孔时的运动，行进中车辆上车轮的运动等，如图所示．

GPS全球卫星定位系统

GPS接收器的知识

1．坐标

描述你的位置的一组数值，一般有纬度（北或南）和经度（东或西）．坐标系以米为单位测量你离赤道（北或南）和本初子午线（东或西）的距离．纬度、经度和速度称为三维坐标，确定它需要至少4颗卫星．几乎所有GPS接收器都以提供三维坐标作为标准．

2．路线

路线包括开始位置和目的地，同时也有途径的地点．一条路线上的两点之间称为航段．一条路线可由一个或若干个航段组成．如果你徒步旅行，你可以输入一条路线，其中包括方向、计划休息的地点或宿营地，还有你的目的地．

3．高度

如果有足够的GPS卫星，一些GPS设备可提供高度信息（海拔）．由于GPS系统本身的特点，高度不如平面坐标那么精确．

4．航向

这是反映沿水平方向GPS接收器移动的方向，并不需要你把GPS接收器确切地指向这个方向．在你移动时可以看到这个值，航向的值是按0～359度顺时针方向分布的，和指南针的值相对应．

5．方位角

方位角表示车辆的行驶方向，正北方为0度，南方为180度，它是从北方向算起沿顺时针分布的值．

6．时间

若接收器上显示的时间为10：

29：

57，则表示现在的时间是10点29分57秒．

GPS在交通运输中的应用

1．三维导航

三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航接收器进行导航．

2．车辆跟踪

利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪．利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输．

3．提供出行路线规划和导航

提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助功能，只要驾驶者确定起点和目的地，通过计算机处理，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和方法．

4．信息查询

为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询．

5．话务指挥

指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆进行合理调度．指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理．

6．紧急援助

通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助．监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理.