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2019-2020年高一物理質(zhì)點 參考系和坐標(biāo)系 新課標(biāo) 人教版 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能： (1)理解質(zhì)點的概念．能明確物體在什么情況下可以看作質(zhì)點． (2)知道參考系的概念．知道選取參考系時，要考慮到使運動的描述盡可能簡單． (3)知道坐標(biāo)系的概念．能夠用坐標(biāo)系描述物體的位置和位置的變化． 2．過程與方法： (1)領(lǐng)悟質(zhì)點概念的提出和分析、建立的過程 (2)了解物理學(xué)研究中物理模型的特點，初步掌握科學(xué)抽象這種研究方法 (3)通過數(shù)形結(jié)合的學(xué)習(xí)，認(rèn)識數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)中的作用 3．情感態(tài)度與價值觀： (1)通過學(xué)生的觀察、探究體驗，使學(xué)生保持對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理 (2)通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生相互合作、共同探索的團隊精神，并使學(xué)生學(xué)會合作與交流，逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度 (3)體驗物理學(xué)研究問題的方法——科學(xué)抽象，養(yǎng)成正確處理問題的方法，學(xué)會在研究問題中突出主要矛盾的哲學(xué)價值觀 二、教學(xué)重點、難點 1．教學(xué)重點及其教學(xué)策略： 重點：質(zhì)點概念的理解、參考系的選取、坐標(biāo)系的建立 教學(xué)策略：通過觀察、思考、討論和實例分析來加深理解。 2．教學(xué)難點及其教學(xué)策略： 難點：理想化模型——質(zhì)點的建立，及相應(yīng)的思想方法 教學(xué)策略：通過問題的討論，在原有認(rèn)知水平上進一步深化拓寬，達到認(rèn)知的螺旋上升，攻克難點。 三、設(shè)計思路 本節(jié)課以“創(chuàng)設(shè)情景，提出問題——觀察思考，自主探索——討論交流，總結(jié)歸納”為教學(xué)結(jié)構(gòu)，采用“交流—互動”的探究模式進行教學(xué)． 充分開發(fā)和利用新課程資源，創(chuàng)設(shè)大量貼近實際學(xué)生生活的問題情景，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和強烈的求知欲望，產(chǎn)生思維的積極活動與共鳴。同時，體現(xiàn)物理與社會、物理與技術(shù)、物理與生活等方面的密切聯(lián)系。 充分運用發(fā)揮多媒體教學(xué)功能，如音樂、圖片、視頻素材等，為學(xué)生提供了一個更具趣味性和啟發(fā)性的學(xué)習(xí)情境。 營造寬松、自主、合作的課堂氛圍，幫助學(xué)生形成健康人格的。除了讓學(xué)生關(guān)注概念的靜態(tài)結(jié)果，更關(guān)注學(xué)生對概念的主動建構(gòu)，強調(diào)在問題中實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)。 四、教學(xué)資源 1．演示器材：乒乓拍、乒乓球 2．課件：飛機空投，地月系、太陽系運行，地球公轉(zhuǎn)和四季變化，火車運行的模擬動畫 3．音像文件：“神舟”５號發(fā)射、運行、返回過程；鴿子飛行；28屆雅典奧運會上張怡寧發(fā)球 4.圖片資料：學(xué)校平面圖，神州五號發(fā)射控制中心，GPS定位器，汽車、火車過橋、火箭等圖片。 5．多媒體教學(xué)設(shè)備一套。 五、教學(xué)設(shè)計 教師活動 學(xué)生活動 點 評 引入新課 　呈現(xiàn)“神舟”５號從發(fā)射到返回艙成功回收的主要階段。 播放神州五號發(fā)射升空過程的錄像。 講述：飛船在茫茫太空遨游，如何描述它的運動呢？文學(xué)家、藝術(shù)家采用形象的手法?！傲柙茟蛟掠毋y漢,轉(zhuǎn)瞬翔天過太空”，短短一兩句話就勾勒出航天飛船的雄姿。 世界萬物都在運動，對于不同物體的運動，不同的人（如文學(xué)家、藝術(shù)家等）有不同的描述，請舉例說明。 那么科學(xué)家怎樣描述物體的運動呢？ 著名物理學(xué)家海森伯曾說過：“為了理解現(xiàn)象，首要條件就是引入適當(dāng)?shù)母拍睢Ｖ挥薪柚谡_的概念，我們才能真正知道觀察到了什么?！? 本章我們首先引入描述運動的一些基本概念，進而研究最簡單最基本的運動形式：直線運動。 觀看錄像，同時一位同學(xué)做現(xiàn)場播音員，解說發(fā)射過程：“2003年10月15日，一個令人驕傲的日子，一個彪炳史冊的日子……” 小組討論后學(xué)生回答： 詩人常用“氣勢磅礴”，“驚滔拍岸，卷起千堆雪”，“奔流凝激電，驚浪似浮霜”等詩詞來描述江水的運動； 畫家則運用簡筆畫加線條來描述汽車的運動。 …… 創(chuàng)設(shè)“神舟”５號的教學(xué)情景，不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生強烈的民族自豪感將油然而生，激發(fā)了學(xué)生的愛國主義熱情。 開放性問題為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多發(fā)言機會，更快加入活動，活躍課堂氣氛。 從不同視角采用不同方法描述運動，引出對物理方法的思考。 應(yīng)用名人名言不僅增強了說服力，而且也對學(xué)生進行方法教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。 講授新課 一、物體與質(zhì)點 １、播放鴿子飛行的錄像。 提問： (1)要準(zhǔn)確描述鴿子身上各點的位置隨時間的變化不是容易事，困難和麻煩出在哪兒呢？ (2)如果我們研究它從家里出發(fā)到你親戚家送信，需要了解它各部分運動的區(qū)別嗎？ (3)如何才能較準(zhǔn)確地描述它的運動呢？ 講述：有些時候為了便于分析，常常把物體簡化為一個點。 呈現(xiàn)信息窗： “神舟”5號飛船載人艙長7.4m，直徑2.8m,用長58m，重達480t的“長征”2號火箭發(fā)射。 如科學(xué)家研究“神舟”5號飛船在空中的運動位置、高度、速度等問題時就把它簡化為一個有質(zhì)量的點。 播放“神舟”５號運行時在指揮部熒光屏上的顯示為一個小小的光點。 教師小結(jié)：這樣，在某些情況下，我們可以把物體簡化為一個有質(zhì)量的點。 物理學(xué)中，用來代替物體的有質(zhì)量的點叫質(zhì)點（mass　point）。 信息快遞： 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)點就是這種物理模型之一。 ２、提問： (1)研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個點呢？播放太陽系運行的模擬動畫。 (2)一列沿京滬鐵路運動的火車，若研究它從上海到北京的運動能否把它簡化為一個點？播放火車運行模擬動畫。 (3)研究地球上各處的季節(jié)變化時，能否把它視為質(zhì)點呢？播放地球公轉(zhuǎn)和四季變化的模擬動畫。 (4)研究火車通過南京長江大橋的運動時，能否把它簡化為一個質(zhì)點？呈現(xiàn)火車過橋的圖片。 3、通過以上幾個問題請同學(xué)們進一步討論： (1)物體是否在所有的情況下都能看作質(zhì)點？ (2)物體看作質(zhì)點的條件是什么？ (3)物理中的“質(zhì)點”跟幾何學(xué)中的點有什么相同和不同的地方？ (4)大的物體一定不能看成質(zhì)點？小的物體隨時都看成質(zhì)點嗎？ 播放地月系運行模擬動畫，28屆雅典奧運會上張怡寧發(fā)球錄像。 演示乒乓球發(fā)球情況。 學(xué)生觀察思考、討論后回答： (1)主要由于它的身體在向前運動的同時，它的翅膀還在上下運動。也就是鴿子有一定的大小和形狀，各部分的運動情況不一樣。 (2)如果我們研究它長度飛行就不需要了解它各部分運動的區(qū)別。 (3)如果忽略它的大小和形狀就可以了。 學(xué)生學(xué)習(xí)體會科學(xué)研究的基本方法． 學(xué)生觀察思考，小組討論后作出回答： (1)研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)能把地球視為點；因為日地距離遠大于地球的直徑。 (2)同理研究火車從上海到北京的運動也能把它簡化為一個點；因為上海到北京的離遠大于火車的長度。 (3)研究地球上各處的季節(jié)變化時，不能把它視為質(zhì)點，因為它的大小不能忽略。 (4)同理研究火車通過南京長江大橋的運動時，也不能把它視為質(zhì)點，因為火車的長度可以與大橋長度相比擬。 引導(dǎo)學(xué)生討論交流、歸納總結(jié)： (1)同一物體能否看作質(zhì)點，要依據(jù)問題的具體情況決定。 (2)物體看作質(zhì)點的條件是：物體的形狀和大小對所研究的問題影響很小時。 (3)相同點是都無大小和形狀，不同點是一個有質(zhì)量，一個無質(zhì)量。 (4)物體能否看成質(zhì)點，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，小的物體，如乒乓球在發(fā)球時要考慮旋轉(zhuǎn)，不能看成質(zhì)點。 將學(xué)生置身于一個真實的生活情景，然后設(shè)計一系列問題，讓學(xué)生進行多方面的主體性探究活動，在親身體驗中獲得對知識的精髓的領(lǐng)會與感悟。 為學(xué)生提供多樣化的信息來源，給學(xué)生提供探索機會。 常用中英文對照，讓學(xué)生知道常用概念的意義。 給學(xué)生一定的時間和空間，盡可能拓展學(xué)生思維，使學(xué)生主動交流，加強合作，讓學(xué)生在短暫的爭論中自主找到解決問題的辦法，體驗交流與合作的樂趣。 動畫、圖片、文字、音樂組合從不同感官提高學(xué)生認(rèn)知能力。 歸納探究時教師要注意調(diào)空，既要放得開，又要收得攏。要及時充分肯定每一位學(xué)生的發(fā)言，以激發(fā)學(xué)生的積極性。 通過四個問題的思考，領(lǐng)會質(zhì)點的真實意義，理解科學(xué)抽象的含義，學(xué)會獨立分析，排除機械記憶。 二、參考系 1、設(shè)想一下，你和你的同桌正在太空站里一邊喝咖啡一邊聊天。在“地球人”看來，你們隨太空站以很大的速度繞地球運動。 提問：你和你的同桌能感到自己在高速運動嗎？為什么？呈現(xiàn)太空站的圖片。 教師小結(jié)：物體的運動和靜止是相對的。 為描述物體的運動，需要另外選取一個物體作為標(biāo)準(zhǔn)，否則無法判斷。這個作為標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參考系（reference frame）. 提問：有一首唐代流傳下來的詩詞：“滿眼風(fēng)波多閃灼，看山恰似走來迎，仔細看山山不動——是船行?！弊髡邽槭裁磿小吧接薄ⅰ按小边@樣兩種不同的感覺？ ２、播放飛機空投的模擬動畫。提問：選擇不同的參考系觀察結(jié)果如何？從中你有什么發(fā)現(xiàn)呢？ ３、提問：參考系的選擇是任意的。但怎樣選擇比較好呢？ 播放地月系、太陽系運行的模擬動畫（幾何畫板制作），請同學(xué)觀察思考研究月球的運動選什么參考系較好？由此你得出的結(jié)論如何？ 教師小結(jié)：參考系的選擇應(yīng)以對運動的描述簡單、方便為原則。 要注意的是：若無特別說明，通常是以地面或相對地面靜止的物體為參考系． 三、坐標(biāo)系 1、假設(shè)你在學(xué)校攀登樓前廣場上，沿東西方向筆直地奔跑，如果要問你到了哪里，我們會怎樣表示呢？（呈現(xiàn)學(xué)校平面圖） 對我們可以選擇大家所熟悉的標(biāo)志作為參考，說明你的位置。那么能否借助數(shù)學(xué)方法呢？ 教師小結(jié)：一般說來，為了定量地描述物體的位置變化,需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系（coordinate system）。用坐標(biāo)值來表示物體的位置。 提問：如何選擇坐標(biāo)軸和正方向？如何選坐標(biāo)原點？如何確定坐標(biāo)軸上的刻度值？ 如果我們以廣場上旗桿作為坐標(biāo)原點，x=5m,x=-10m表示什么意思？正負號表示什么意思？ 2、如果你在學(xué)校里從前校門到后校門，對于這種平面運動，要描述你的位置或位置的變化，應(yīng)該建立怎樣的坐標(biāo)系？如果我們要研究“神舟”５號這種三維運行呢？ 3、請同學(xué)們閱讀課本第１３頁“科學(xué)漫步”，并回答：此GPS定位器此刻處于我國哪個城市？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？ 老師解釋：顯示屏上第1行的“西”和第2行的航向267其含義。 請同學(xué)舉例說明它的還有哪些用途。 學(xué)生自由回答：雖然我們沒有到過太空站，但地球上的生活經(jīng)驗告訴我們，我和我的同桌都會認(rèn)為自己是靜靜地坐著。 因為這與參照物的選取有關(guān)。 學(xué)生自由回答： “山迎”的感覺是由于選船作為參考系，“船行”是選山作為參考系。 學(xué)生觀察思考，小組討論后回答： 以飛機為參考系，看到投下的物資沿直線豎直下落，地面上的人以地面為參考系，看到物體是沿曲線下落的。 我們發(fā)現(xiàn)：選擇不同的參考系來觀察同一運動，觀察的結(jié)果會有不同。 學(xué)生觀察思考，自由回答：以地球為參考系比較好，因為此時研究月球的運動比較簡單。而以太陽為參考系研究月球的運動比較復(fù)雜。 因此我們認(rèn)為：參考系的選擇應(yīng)以對運動的描述越簡單越好。 學(xué)生回答：可以說在廣場上旗桿東面或西面幾米處。 學(xué)生思考，討論后回答：可以建立坐標(biāo)系來描述物體的物質(zhì)。 教師引導(dǎo)學(xué)生回答：對質(zhì)點的直線運動，一般選質(zhì)點運動軌跡為坐標(biāo)軸，質(zhì)點運動的方向為坐標(biāo)軸正方向，選取質(zhì)點經(jīng)過坐標(biāo)軸原點的時刻為時間的起點。 學(xué)生回答：x=5m,表示在廣場上旗桿東面５米處，x=-10m表示在廣場上旗桿西面10米處。正負號表示方向。 學(xué)生回答：對于平面運動，我們可以建立平面直角坐標(biāo)系描述位置或位置的變化；對于“神舟”５號可以建立三維坐標(biāo)系研究它的運動。 學(xué)生回答：顯示屏上的北緯3955．451′、東經(jīng)11623．504′是北京所處的經(jīng)度和緯度。還可以知道時間，航向、航速、航程。 學(xué)生回答：GPS應(yīng)用領(lǐng)域有交通管理、測量、實時導(dǎo)航、精確定位、資源開發(fā)等。 “創(chuàng)設(shè)情景，提出問題，觀察思考，自主探索，討論交流，總結(jié)歸納”是每一個概念建立的基本教學(xué)程序。 用他們學(xué)過的物理知識去欣賞、鑒別前人的作品，對于激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)廣泛的學(xué)生興趣，強化物理概念，提高教學(xué)效果還是大有益處的。 多媒體技術(shù)的應(yīng)用，變抽象為具體,使教學(xué)更加形象、直觀，便于學(xué)生理解和掌握；以動態(tài)地、對比地演示一些物理現(xiàn)象，便于學(xué)生觀察和思維。 運用貼近學(xué)生生活的實際例子，從“最近發(fā)展區(qū)”開始教學(xué)，喚起學(xué)生心理上的激發(fā)狀態(tài)．使學(xué)生始終保持在一個旺盛求知的氛圍中，并從解決實際問題的過程中，得到成功的快樂，能夠使學(xué)生保持持久的學(xué)習(xí)興趣。同時激發(fā)學(xué)生仔細觀察身邊事物的科學(xué)態(tài)度和習(xí)慣。 在練習(xí)中鞏固物體位置的表示方法，弄清正負號的物理意義，為下面的教學(xué)打下基礎(chǔ)。 數(shù)形結(jié)合，加深理解對概念的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。 在物理教學(xué)中努力滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會”（STS）教育思想，重視物理學(xué)科與其他學(xué)科、現(xiàn)代科技、社會生活的聯(lián)系，不但擴充學(xué)生的知識面，開擴學(xué)生的眼界，而且培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和科學(xué)的價值觀。 本課小結(jié) 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了質(zhì)點、參考系和坐標(biāo)系等概念，它們是運動學(xué)乃至整個力學(xué)的最基本最重要的概念。要描述物體的運動，首先要對實際物體建立一個物理模型，最簡單的是質(zhì)點模型。由于運動的相對性，描述質(zhì)點的運動時必須明確所選擇的參考系。為了準(zhǔn)確地、定量地描述質(zhì)點的運動，還要建立坐標(biāo)系。 除了以上知識，你還學(xué)到了什么方法？ 學(xué)生回答：物理學(xué)研究問題的基本方法——建立物理模型。 反思小結(jié)為學(xué)生提供這節(jié)內(nèi)容的知識框架，這不僅有利于知識的鞏固，更有利于學(xué)生良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的形成。 布置作業(yè) 復(fù)習(xí)本節(jié)課本。 思考課本第13頁“問題與練習(xí)”中各題，要求準(zhǔn)確回答。 想一想，練一練，做一做。 加深對課堂所學(xué)知識的理解和掌握，聯(lián)系實際對所學(xué)內(nèi)容進行應(yīng)用。 板書設(shè)計：　　　　　　 第一節(jié)　　質(zhì)點　　參考系和坐標(biāo)系 一、質(zhì)點 １、定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點叫質(zhì)點。 ２、實物簡化為質(zhì)點的條件： 物體的大小和形狀對研究的問題的影響可忽略不計。 理想模型:抓住主要特征，忽略次要因素 二、參考系 １、選來作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體叫做參考系。 ２、選擇不同的參考系來觀察同一運動，觀察的結(jié)果會有不同。 ３、選擇的原則：觀測方便和使運動的描述盡可能簡單 三、坐標(biāo)系： 為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系． 六 課后反思 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)描述物體運動的幾個基本概念。盡管這些概念都比較抽象，但我們老師把這堂課上得有聲有色，收到了較好的教學(xué)效果。本節(jié)課主要有以下幾個特點： ⑴充分利用多種教學(xué)素材（如視頻、圖片、動畫等），創(chuàng)設(shè)出生動有趣、詩情畫意的教學(xué)情境，使學(xué)生很快進入一種愿學(xué)、樂學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。 ⑵貫徹新課程“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，注意從學(xué)生身邊或社會實踐活動中選取典型事例，并緊密聯(lián)系學(xué)生已有的直接經(jīng)驗，使抽象的物理概念變成生動、形象的認(rèn)知對象，從而有效地降低了概念學(xué)習(xí)的難度。 ⑶對于質(zhì)點、參考系等概念，不是將現(xiàn)成的結(jié)論直接告知給學(xué)生，而是著力拓展它們的建立過程，在情景中提出學(xué)習(xí)和探究的主題后，精心設(shè)計問題串，把學(xué)習(xí)的主題分解成若干問題，在一系列的解決過程中逐漸達成對概念的深入、全面的認(rèn)識，從中體會基本的物理思想方法。