高一物理第一章 1、質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系 教案

高一物理第一章教案 判天地之美，析萬物之理。 ——莊子 走進(jìn)物理課堂之前 物理學(xué)的學(xué)習(xí)方法： 1、仔細(xì)觀察身邊事物的位置變化（運(yùn)動），比較它們運(yùn)動形式的不同： 比如你騎著自行車在不蹬腳踏板的情況下： 從坡頂?shù)狡碌祝�你的位置變化的特點(diǎn)是什么？談一下感受，并考慮為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？ 從坡底到坡頂，你的位置變化的特點(diǎn)是什么？談一下感受，并考慮為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？ 坐車時(shí)，汽車從靜止到高速行駛，汽車中的你在做什么運(yùn)動，在這個(gè)階段中有沒有什么特別的感受？汽車從高速行駛到靜止呢？ 2、善于用簡單的圖形描繪出生活中出現(xiàn)的簡單現(xiàn)象,用簡單的圖形描繪出上面各例中的情景,單擺例子的描繪、圓錐擺例子的描繪,將一個(gè)物體水平拋出、細(xì)繩拴著物體在豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動,衛(wèi)星圍繞著地球旋轉(zhuǎn) 學(xué)生舉例 3、做好實(shí)驗(yàn)，課堂所學(xué)知識不斷的應(yīng)用到生活中 作業(yè)：放學(xué)后，大家把上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)想方設(shè)法完成，增強(qiáng)親身感受。 4、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、勤思、多問   不了解運(yùn)動，就不了解自然。 ——亞里士多德 第一章  運(yùn)動的描述 在我們周圍，到處可以看到物體在運(yùn)動：汽車在公路上飛馳，江水在咆哮地奔向遠(yuǎn)方，鳥兒在飛翔，樹葉在搖動……連我們腳下的地球，也在不停地自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)。物體的空間位置隨時(shí)間的變化，是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動形態(tài)，稱為機(jī)械運(yùn)動（mechanical motion）.在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的分支叫做力學(xué)（mechanics）.人們在力學(xué)的研究中，不僅了解物體做機(jī)械運(yùn)動的規(guī)律，而且還創(chuàng)造了科學(xué)研究的基本方法。所以霍爾頓（G·Holton）說：“無論從邏輯上還是從歷史上講，力學(xué)都是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)及其他學(xué)科研究的典范……力學(xué)之于物理學(xué)如同骨骼之于人體�！痹谶@一章，我們研究怎樣描述物體的運(yùn)動。 1、質(zhì)點(diǎn)  參考系和坐標(biāo)系 一、知識目標(biāo) 1、知道參考系的概念。知道對同一物體選擇不同的參考系時(shí)，觀察的結(jié)果可能不同。 2、理解質(zhì)點(diǎn)的概念，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。 二、教學(xué)重點(diǎn) 1、在研究問題時(shí)，如何選取參考系。 2、質(zhì)點(diǎn)概念的理解。 三、教學(xué)難點(diǎn)  在什么情況下可把物體看出質(zhì)點(diǎn) 四、教材分析 本節(jié)教科書的第一段道出了全章教科書的目標(biāo)，就是研究“怎樣描述物體的機(jī)械運(yùn)動”。教科書一開始就從參考系中明確地抽象出了坐標(biāo)系的概念，指導(dǎo)思想是強(qiáng)調(diào)一般性的科學(xué)方法，即為這樣的思想作準(zhǔn)備：解決問題時(shí)首先把實(shí)際問題抽象成物理模型，然后用數(shù)學(xué)方法描述這個(gè)模型，并尋求解決的方法。 要研究物體位置的變化問題，首先必須解決位置確定問題，教科書把“物體和質(zhì)點(diǎn)”當(dāng)作一個(gè)知識點(diǎn)，說明質(zhì)點(diǎn)是針對物體而言的，實(shí)際的“物體”都“占有一定的空間”，在通常的運(yùn)動過程中，“不同部位的運(yùn)動情況是不相同的”，從而“給描述運(yùn)動帶來了困難”，解決問題的關(guān)鍵是“能否用一個(gè)點(diǎn)來代替物體”。 教科書通過學(xué)生熟知的實(shí)例分析，讓學(xué)生很自然地領(lǐng)會到“在某些情況下，真的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(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)”。這充分說明了將物體簡化成質(zhì)點(diǎn)的條件性，質(zhì)點(diǎn)的兩大基本屬性。 為了強(qiáng)調(diào)坐標(biāo)的概念，教科書用數(shù)學(xué)和物理學(xué)中通用的符號，即在直線運(yùn)動中用x表示質(zhì)點(diǎn)的位置，極坐標(biāo)，用△x=x1－x2表示質(zhì)點(diǎn)的位移。在表示物理量的變化時(shí)，“△”實(shí)際上是我們以前都在使用的符號，學(xué)生不會感到困難。相反，由于有了明確表示物理量的變化量的符號，學(xué)生更易區(qū)分某物理量與這個(gè)物理量的變化量。 明確地把某個(gè)物理量與這個(gè)物理量的變化區(qū)分開，這是本書的特點(diǎn)。物理學(xué)中經(jīng)常要區(qū)分這兩種物理量，有意識地強(qiáng)調(diào)它們的區(qū)別，對于以后的學(xué)習(xí)會有好處。下一節(jié)中，時(shí)刻與時(shí)間間隔的關(guān)系也是這樣。 “科學(xué)漫步”欄目中的“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”是擴(kuò)展性內(nèi)容，其后附有進(jìn)一步研究的問題，例如“這個(gè)定位器處于我國哪個(gè)城市的什么部位？從顯示屏中你還能獲得哪些信息？”。這樣做的目的也是使學(xué)生養(yǎng)成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲得知識的能力。這類問題不作為針對所有學(xué)生的強(qiáng)制性要求。 五、教學(xué)步驟 1、物體和質(zhì)點(diǎn)   在研究某一問題時(shí)，對影響結(jié)果非常小的因素常忽略。常建立一些物理模型，這是一種科學(xué)抽象。那以前接觸過這樣的物理模型嗎？   如：光滑的水平面、輕質(zhì)彈簧。   這些都是把摩擦、彈簧質(zhì)量對研究問題影響極小的因素忽略掉了。今天我們又要建立一種新的物理模型——質(zhì)點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)，并完成下列問題：   填寫： （1）質(zhì)點(diǎn)就是沒有  ，沒有  ，只具有物體  的點(diǎn)。 （2）能否把物體看作質(zhì)點(diǎn)，與物體的大小、形狀有關(guān)嗎？ （3）研究一輛汽車在平直公路上的運(yùn)動，能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)？要研究這輛汽車車輪的轉(zhuǎn)動情況，能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)？ （4）原子核很小，可以把原子核看作質(zhì)點(diǎn)嗎？ （5）運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)通過的路線，叫質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動  ；  是直線，叫直線運(yùn)動；  是曲線，叫 。 共評：質(zhì)點(diǎn)是沒有形狀、大小、具有物體全部質(zhì)量的點(diǎn)。這是一種科學(xué)抽象，就是要抓住主要特征，忽略次要因素，這就必須是具體問題具體分析。如果在我們研究的問題中，物體的形狀、大小以及物體上各部分運(yùn)動的差異是次要的或不起作用的，就可以把它看作質(zhì)點(diǎn)。比如在平直公路上運(yùn)動的汽車，研究它運(yùn)動的特點(diǎn)，汽車的大小、形狀及車上各部分運(yùn)動的差異是次要的，可把汽車看作質(zhì)點(diǎn)。而研究車輪的轉(zhuǎn)動，是研究汽車上部分的運(yùn)動，就不能把汽車看作質(zhì)點(diǎn)，再比如原子核很小，要是研究質(zhì)子與質(zhì)子的作用時(shí)，就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)。 2、（1）參考系：為了描述一個(gè)物體的運(yùn)動，選來作為標(biāo)準(zhǔn)的物體，叫參考系。 （2）選擇不同的參考系觀察同一個(gè)運(yùn)動，觀察的結(jié)果會有不同。 舉例：描述同一個(gè)運(yùn)動，選擇不同參考系，觀察結(jié)果也不一樣。   舉例：運(yùn)動的汽車，是選擇地面為參考系，如選司機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)，汽車是靜止的。 ……   （3）總結(jié)：參考系是可任意選取，但選擇的原則要使運(yùn)動和描述盡可能簡單。比如，研究地面上物體的運(yùn)動，選擇地面或相對地面動的物體作參考系要比選太陽作參考系簡單。 3、坐標(biāo)系 如果物體沿直線運(yùn)動，為了定量描述物體的位置變化，可以以這條直線為 軸，在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長度，建立直線坐標(biāo)系。 一般來說，為了定量地描述物體的位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系（coordinate system）. 教學(xué)中注意以下幾點(diǎn)： （1）坐標(biāo)系相對參考系是靜止的。 （2）坐標(biāo)的三要素：原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度單位。 （3）用坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的位置。   （4）用坐標(biāo)的變化描述質(zhì)點(diǎn)的位置改變。 4.“科學(xué)漫步” 本欄目中的“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”是擴(kuò)展性內(nèi)容，可以由學(xué)生自己閱讀，如果學(xué)生對此有興趣，通過自己查找資料寫出一篇科技報(bào)告放到墻報(bào)上或在班會上做個(gè)科技報(bào)告，都是很有意義的。這樣的活動不必要求所有學(xué)生都做，但在一學(xué)期中，每個(gè)學(xué)生都應(yīng)參加一兩個(gè)。 本書“科學(xué)漫步”、“科學(xué)足跡”等欄目與過去的“閱讀材料”不同點(diǎn)之一是，其后往往附有進(jìn)一步研究的問題。例如，本節(jié)結(jié)合圖1.1-6提問，這個(gè)定位器處于呢個(gè)成是的哪個(gè)部位，等等。這樣做的目的也是使學(xué)生養(yǎng)成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣，提高學(xué)生自主獲得知識的能力。這類問題不作為針對所有學(xué)生的強(qiáng)制性要求。 五、教學(xué)資源 1.天球坐標(biāo)系 為確定天球上某一點(diǎn)的位置，在天球上建立的球面坐標(biāo)系。有兩個(gè)基本要素：①基本平面。由天球上某一選定的大圓所確定。大圓稱為基圈，基圈的兩個(gè)幾何極之一作為球面坐標(biāo)系的極。②主點(diǎn)，又稱原點(diǎn)。由天球上某一選定的過坐標(biāo)系極點(diǎn)的大圓與基圈的交點(diǎn)所確定。   天球上一點(diǎn)在此天球坐標(biāo)系中的位置由兩個(gè)球面坐標(biāo)標(biāo)定：①第一坐標(biāo)或稱經(jīng)向坐標(biāo)。作過該點(diǎn)和坐標(biāo)系極點(diǎn)的大圓，稱副圈，從主點(diǎn)到副圈與基圈交點(diǎn)的弧長為經(jīng)向坐標(biāo)。②第二坐標(biāo)或稱緯向坐標(biāo)。從基圈上起沿副圈到該點(diǎn)的大圓弧長為緯向坐標(biāo)。天球上任何一點(diǎn)的位置都可以由這兩個(gè)坐標(biāo)唯一地確定。這樣的球面坐標(biāo)系是正交坐標(biāo)系。對于不同的基圈和主點(diǎn)，以及經(jīng)向坐標(biāo)所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐標(biāo)系，常用的有地平坐標(biāo)系、赤道坐標(biāo)系、黃道坐標(biāo)系和銀道坐標(biāo)系等。 2.地心地固空間直角坐標(biāo)系 原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向格林尼治平均子午面與赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 3.地心地固大地坐標(biāo)系 地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球面與大地水準(zhǔn)面在全球范圍內(nèi)最佳符合，橢球短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合（過地球質(zhì)心并指向北極），大地緯度，大地經(jīng)度，大地高。如圖所示。 地球北極是地心地固坐標(biāo)系的基準(zhǔn)指向點(diǎn)，地球北極的變動將引起坐標(biāo)軸方向的變化。

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