1.1 質(zhì)點參考系

〖教材分析〗
質(zhì)點模型是高中物理建立的第一個物理模型，是對于剛從初中進入高中的學(xué)生來說并不是很困難。本節(jié)課主要有兩個內(nèi)容質(zhì)點和參考系，比以前少了一些。我們在學(xué)習(xí)這節(jié)課時主要注意學(xué)生的感性認識，我們要提供大量的素材來加強感性認識，這樣學(xué)生才能建立理性認識。內(nèi)容雖然簡單，但是要詳細的理解質(zhì)點的條件也是要花許多時間的，所以教學(xué)設(shè)計上注重豐富感性認識的同時也要傳遞知識。
〖教學(xué)目標與核心素養(yǎng)〗
物理觀念：能建立質(zhì)點和參考系的物理觀念，能用物理語言科學(xué)地描述運動的相對性,并建立辯證唯物主義的世界觀。
科學(xué)思維：知道質(zhì)點是一種理想化的物理模型，現(xiàn)實中并不存在，具有建構(gòu)“理想化的物理模型”的意識。
科學(xué)探究：掌握把物體看作質(zhì)點的條件,能將特定實際情景中的物體抽象成質(zhì)點，初步掌握“科學(xué)抽象”這種研究方法。
科學(xué)態(tài)度與責任：理解物理概念的建立的過程和規(guī)律；感悟自然界的統(tǒng)一、和諧美；認識到對物理現(xiàn)象的描述是客觀的，物體的運動是相對的；感悟科學(xué)家為社會的奉獻精神。
〖教學(xué)重點與難點〗
重點：1、質(zhì)點概念的建立、質(zhì)點模型的條件判斷。
2、明確參考系的概念及運動的關(guān)系。
難點：1、什么情況下把物體看成質(zhì)點。
2、研究實際問題時如何選取參考系。
〖教學(xué)方法〗
教師啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)與學(xué)生小組合作探究法相結(jié)合。
〖教學(xué)準備〗
多媒體課件。
〖教學(xué)過程〗
一、新課引入
不了解運動，就不了解自然。
——亞里士多德
這節(jié)課我就開了解我們生活的環(huán)境中的運動。
教學(xué)設(shè)計說明：借助名人名言，創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究動機，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。
二、新課教學(xué)
（一）機械運動
通過多媒體課件動圖展示：在我們周圍，到處可以看到物體在運動。樹葉在搖動，鳥兒在飛翔……就連我們腳下的地球，也在不停地自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)。
教學(xué)設(shè)計說明：通過對生活中常見現(xiàn)象的思考、討論、交流，從而體驗物理與生活的密切聯(lián)系。

請同學(xué)們思考回答：1、你感受到以上幾個例子中物體的狀態(tài)是什么?
答：他們都在動。

你是如何判斷出來他們都在動的？

答：位置在變化
對學(xué)生的分析回答給予評價，并根據(jù)學(xué)生的回答進一步引出機械運動的概念。
機械運動：物體的空間位置隨時間變化叫做機械運動。
它是自然界最簡單最基本的運動形式。在物理學(xué)中，研究物體做機械運動的分支叫力學(xué)。
如何描述物體的機械運動呢？
（二）物體和質(zhì)點
生活中隨處可見運動的物體，例如玩耍的孩童、行駛的汽車、翱翔的雄鷹……
對于這些運動的物體，我們?nèi)绾螠蚀_地描述它們的運動呢？通過多媒體課件動圖

畫家用車后的線條表示汽車在很快運動。

問題1、那么我們是如何精確地用物理語言來描述運動呢？自然界里物體的運動是多種多樣的，要想詳細而準確地描述物體上各個部分的運動，是一件十分困難的事。
如：雄鷹在空中翱翔鷹拍打著翅膀在空中翱翔時，身體在向前運動，但它的翅膀在向前運動的同時還在上下運動；足球在綠茵場上滾動時，它在向前運動的同時還在轉(zhuǎn)動。
描述物體運動的困難和麻煩在哪里？能不能克服這些麻煩呢？

精確地描述物體的運動困難和麻煩在于，任何物體都有一定的大小和形狀，物體各部分的運動情況一般說來并不一樣。我們有時候關(guān)注物體各部分的運動，有時關(guān)注物體的整體運動，因此如何描述物體的運動辦法是：要看我們關(guān)注（研究）的問題是什么。
我們以“雄鷹在空中翱翔”為例子進行研究。
①要“研究雄鷹是如何飛行的”的這個問題，那么雄鷹翅膀的運動方式很重要，我們要看它的翅膀如何振動，尾翼如何搖擺，爪子怎么放等等，這就是我們只關(guān)注物體各部分的運動。
②要“研究雄鷹從哪里移動到了哪里”的這個問題，那么雄鷹翅膀的運動方式就不重要了，就不必太在意它的形狀，把它看成一個點來描述就可以了。這就是我們只關(guān)注物體整體的運動。
教學(xué)設(shè)計說明：通過雄鷹這個例子來剖析，例子中既有整體的運動也有明顯區(qū)別的個體部分的運動，比較好分析，也能很好的與課本照應(yīng)。為學(xué)生提供具體生動的感性材料，增強感性認識的同時，使得學(xué)生發(fā)生認知沖突，萌發(fā)探索、發(fā)現(xiàn)新知的欲望。
所以如何精確地用物理語言來描述運動呢，有兩個步驟：①要看我們研究的問題是什么。是物體的部分呢，還是整體；②把我們要研究的物體看成一個“點”。
問題2、物體能不能看成一個“點”到底要滿足怎么樣的條件？
下面我們來分析一些具體的實例，看看什么樣的問題可以物體看成一個點，什么樣的問題不能把物體看成一個點。
我們以地球為例子進行研究分析。

通過多媒體課件動圖展示：人類居住的地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)以及旅行者一號遠離地球，地球逐漸變小成為一個點的過程。

地球自轉(zhuǎn)時，它就在我們腳下，我們就是要研究他的轉(zhuǎn)動方向大小等，是不能看成一個點的。而公轉(zhuǎn)因為距離夠遠，在研究地球公轉(zhuǎn)引起的位置變化問題時，由地球的大小引起的運動差異很小，因此，可以忽略地球的大小和形狀而把它視為點。遠離地球就可以很好的闡述這個知識了，地球越來越來遠，看到的也就越來越小，它的形狀大小都可以忽略掉了。所以大的物體也可以看成點。
結(jié)論①：當物體的大小與形狀在研究的問題中影響很小,可忽略不計時,可看成質(zhì)點。
有些物體上各點的運動差異雖然不小，但如果我們不研究各點的運動差異，而只關(guān)注物體整體的運動時，同樣可以把物體看作一個點。
通過多媒體課件動圖展示：高速行駛的列車。列車在平直軌道上行駛，車輪的轉(zhuǎn)動，我們考慮嗎？我們是否要考慮火車本身大小？

都不用考慮，盡管它的傳動機構(gòu)及車輪的運動很復(fù)雜，但是，當我們只關(guān)心列車整體的運動情況時，忽略某些次要因素------形狀、大小、體積，只關(guān)心主要的因素------位置、質(zhì)量。就可以不考慮上述各部分的運動差異，而用一個點的運動代替整列列車的運動。
結(jié)論②：我們不研究各點的運動差異，而只關(guān)注物體整體的運動時，同樣可以把物體看作一個點。
教學(xué)設(shè)計說明：通過觀察動圖讓學(xué)生體驗忽略次要因素，突出主要因素。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思考、歸納、總結(jié)的意識和能力，體會科學(xué)抽象的物理思想方法的精妙，為引入質(zhì)點的概念作好鋪墊。由于原有認知結(jié)構(gòu)的局限和科學(xué)抽象思維能力水平不高，學(xué)生將遇到較大的困難。這就需要教師站在稍徽超前于學(xué)生智力發(fā)展的邊界上，通過提問來引導(dǎo)學(xué)生探究。培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和大局意識。
歸納總結(jié)：把物體看成一個點，這個點我們叫做質(zhì)點。
質(zhì)點：忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質(zhì)量的點。
作用：方便描述物體的運動，即用來代替物體的有質(zhì)量的點。
思考：質(zhì)點在現(xiàn)實生活中是否存在？
答：在現(xiàn)實生活中不存在的。因為：質(zhì)點是一種理想化的物理模型，在實際生活中并不存在。
由此引出理想化的物理模型的概念：在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，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。
從前面的討論可以看出，一個物體能否看成質(zhì)點是由所要研究的問題決定的。同一個物體，由于所要研究的問題不同，有時可以看成質(zhì)點，有時不能看成質(zhì)點。這個“有時可以”和“有時不可以”，它就是初中與高中物理的區(qū)別，初中是定性描述，高中是有條件的描述。
例如：前面提到過的例子（通過多媒體課件動圖展示：人類居住的地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)）研究地球公轉(zhuǎn)規(guī)律，可以把地球看成質(zhì)點。研究其自轉(zhuǎn)，考查地球上各點的運動時，不能把地球看成質(zhì)點。
歸納總結(jié)：物體看成質(zhì)點的條件是當所研究的問題與物體本身的形狀大小無關(guān)時，可以將物體簡化成質(zhì)點。
教學(xué)設(shè)計說明：質(zhì)點，理想化的物理模型，以及初中與高中物理的區(qū)別。這是學(xué)生上到高中第一次接觸高中的的概念，已經(jīng)概念的建立過程，教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生過渡。幫助他們快速找到初高中物理的區(qū)別，這樣他們才能轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，和思維習(xí)慣等。
課本思考與討論：運動員踢足球的不同部位，會使球產(chǎn)生不同的運動。足球運動中常說的“香蕉球”是球在空中旋轉(zhuǎn)、整體運動徑跡為類似香蕉型弧線的一種運動（圖1.1-2）。在研究如何才能踢出“香蕉球”時，能把足球看作質(zhì)點嗎？研究什么樣的問題可以把足球看作質(zhì)點？

通過多媒體課件動圖展示：香蕉球動態(tài)圖。

分析：由質(zhì)點的定義和質(zhì)點的條件可知（1）在研究如何才能踢出香蕉球時，足球的形狀大小不可忽略，不能把足球看作質(zhì)點；（2）足球的形狀大小對研究對象的影響可以忽略時，可以把足球看作質(zhì)點。
【典型例題】例1：下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是（C ）
A、體積很小的物體都可看成質(zhì)點
B、質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點
C、不論物體的質(zhì)量多大，只要物體的尺寸跟物體間距相比甚小時，就可以看成質(zhì)點
D、只有低速運動的物體才可看成質(zhì)點，高速運動的物體不可看作質(zhì)點
例2：下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的（ CEG ）
A、放學(xué)后同學(xué)們狂蹦到食堂，手是如何放的
B、一枚硬幣用力上拋，猜測它落地時是正面朝上還是反面朝上
C、校運動會上小明在5000米長跑中
D、花樣滑冰運動員在比賽中
E、研究繞地球飛行時航天飛機的軌道
F、研究飛行中的直升機上的螺旋槳的轉(zhuǎn)動情況
G、計算從北京開往汕頭的一列火車的運行時間
H、計算火車通過路口所用的時間
在中學(xué)物理中所研究的物體，一般情況下都可以把它們看成質(zhì)點，因此對“物體”和“質(zhì)點”兩個詞一般不加以區(qū)分。

教學(xué)設(shè)計說明：加強學(xué)生對能看成質(zhì)點的條件的理解，使學(xué)生能靈活在理想物理模型與現(xiàn)實之間切換。
通過多媒體課件動圖展示：動態(tài)圖。
思考：是房屋向右運動？還是這精神小伙向左運動？（過渡，導(dǎo)入）
（三）參考系
要描述物體的運動，通常要先判斷它是運動的還是靜止的；如果物體是運動的，再根據(jù)需要來說明它是怎樣運動的。
通過多媒體課件展示：靜止的樹木，已經(jīng)樹木和地球一起轉(zhuǎn)動，還有車乘的情景。

我們說房屋、樹木是靜止的，這大概是不會錯的。但是，房屋、樹木在隨著地球一起運動，這也是事實。再比如，行駛的列車中的乘務(wù)員與旅客在交流，列車外的人認為他們隨列車一起運動，但他們彼此看對方卻是靜止的。所以物體是運動的還是靜止的，不好說。
問題3、為什么人們的看法會不一樣呢？
自然界的一切物體都處于永恒的運動中，絕對靜止的物體是不存在的。我們在地球上，以為地球是靜止的，其實地球是繞太陽運動的。當?shù)厍蚶@太陽運動的時候我們又以為太陽是靜止的，其實太陽也是繞著銀河系運動的、、、、
通過多媒體課件動圖展示：地球繞太陽和太陽繞著銀河系運動的動態(tài)圖。

就此意義而言，我們說運動是絕對的。但是，描述某個物體的位置隨時間的變化，卻又總是相對于其他物體而言的。這便是運動的相對性。
結(jié)論①：運動是絕對的，靜止是相對的。
教學(xué)設(shè)計說明：讓學(xué)生看到自然的偉大，自己的渺小奧，增加對自然的敬畏，對知識的敬畏，也可以調(diào)節(jié)課堂氛圍。通過對我們生活的大環(huán)境的思考，理解運動是絕對的，靜止是相對的。為引入?yún)⒖枷档母拍钭龊娩亯|。

可見，要描述一個物體的運動，首先要選定某個其他物體作為參考，觀察物體的位置相對于這個“其他物體”是否隨時間變化，以及怎樣變化。我們以這個精神小伙來分析：①房屋向右運動，則假定人是靜止。②精神小伙向左運動，則假定房屋是靜止。
歸納總結(jié)：參考系：描述物體運動時,用來作為參考(假定為不動)的物體。（初中叫參照物，這里也要注意區(qū)分和引導(dǎo)學(xué)生過渡）
思考：選擇參考系的原則是什么？

原則上參考系可以任意選取。但實際上總是本著觀測方便和使運動的描述盡可能簡單的原則選取。

通過多媒體課件動圖展示：選太陽為參考系和選銀河為參考系行星的動態(tài)圖。
加以說明“選參考系盡可能簡單的原則”。

一般研究地面上運動的物體時選取地面為參考系。

一個物體一旦被選為參考系，就認為它是靜止的。在選定參考系后要假定自己站在參照物中去觀察物體的運動，即“參考系上長著觀察者的眼睛”。
【典型例題】：例3：獨立寒秋湘江北去，橘子洲頭看萬山紅遍，層林盡染。問：江水北去，以什么為參考系？
答：橘子洲或者河岸都可以。
例4：觀察圖中的煙和小旗，關(guān)于甲、乙兩車相對于房子的運動情況，下列說法正確的是（）

A、甲、乙兩車一定向左運動
B、甲、乙兩車一定向右運動
C、甲車可能運動，乙車向右運動
D、甲車可能靜止，乙車向左運動
【解析】圖中房子相對地面是靜止的，由煙囪冒出的煙向左飄，可知此時風(fēng)向向左（相對于地球而言）。甲車上的旗子也向左，則有三種可能情況：一是甲車不動，風(fēng)把小旗向左刮；二是甲車向右運動，風(fēng)相對甲向左，風(fēng)把小旗向左刮；三是甲車向左運動但小于風(fēng)速，因此風(fēng)仍能把小旗向左刮．對于乙車，則只有乙車向左運動并大于風(fēng)速，此時風(fēng)把小旗向右刮。故選項D正確。
教學(xué)設(shè)計說明：加強學(xué)生對參考系的理解。例3是毛主席的詩句，學(xué)生語文剛學(xué)，在這里出現(xiàn)有利于調(diào)節(jié)課堂氣氛。使學(xué)生意識到學(xué)科之間也有點聯(lián)系，能夠用物理知識看問題。加強愛國主義精神的教育。
〖板書設(shè)計〗
1.1運動的描述

機械運動：物體的空間位置隨時間變化叫做機械運動。
一、物體和質(zhì)點
1、質(zhì)點：忽略物體的大小和形狀，把它簡化為一個具有質(zhì)量的點。
2作用：方便描述物體的運動，即用來代替物體的有質(zhì)量的點。
3、物體看成質(zhì)點的條件：當所研究的問題與物體本身的形狀大小無關(guān)時，可以將物體簡化成質(zhì)點。
4、理想化模型：在物理學(xué)中，突出問題的主要因素，忽略次要因素，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。
二、參考系
1、運動是絕對的，靜止是相對的。
2參考系:描述物體運動時,用來作為參考(假定為不動)的物體。
3、原則上參考系可以任意選取。但實際上總是本著觀測方便和使運動的描述盡可能簡單的原則選取。
4、一般研究地面上運動的物體時選取地面為參考系。
〖教學(xué)反思〗

本課程的教學(xué)設(shè)計要解決三個問題：一是通過在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)多樣的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生討論并總結(jié)質(zhì)點的概念；二是能看成質(zhì)點條件；三是如何引入?yún)⒖枷档囊饬x，以及如何建立合適的參考系的問題。

2、本節(jié)課通過學(xué)生熟知的實例分析，讓學(xué)生很自然地領(lǐng)會到“在某些情況下，可以不考慮物體的大小和形狀”，“突出物體具有質(zhì)量這一要素，把它簡化為一個有質(zhì)量的點”。這充分說明了將物體簡化成質(zhì)點的條件性，質(zhì)點的兩大基本屬性。

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1.1 質(zhì)點參考系— 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一冊教案

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