高中物理第一节 质点 参考系 时间第1课时教学设计

这是一份高中物理第一节 质点 参考系 时间第1课时教学设计，共7页。教案主要包含了质点，参考系，时间与时刻等内容，欢迎下载使用。

1．理解质点的含义，并能用质点分析解决实际问题。
2．理解参考系的含义，并能根据实际情况选定参考系。
3．理解坐标系的含义，会建立坐标系和定量描述物体位置的变化。
4．理解时间的含义，知道时刻和时间间隔的区别和联系，并能用时间分析解决实际问题。
教学重难点
教学重点
1．质点概念的理解和应用。
2．参考系概念的理解和应用。
教学难点
1．知道将物体抽象成质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。
2．知道参考系的相对性，能根据实际情况选定参考系。
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：播放有关机械运动的视频。
教师活动：列举现实中的机械运动现象，并顺便带出机械运动的概念。
我们生活在一个运动的世界中，在我们的周围，处处可以看到物体的运动：流星在夜空中划过，鸟儿在空中飞翔，河水在奔流，树叶在摇曳，车辆在行驶，机器在运转……自然界中的一切物体都在不停地运动。通常认为不动的物体，如树木、高楼、桥梁、山脉等其实也每时每刻随着地球的公转和自转在运动着。宇宙中的一切物体，大到星系、星系团，小到微观世界的分子、原子，都处在永恒的运动中。运动是宇宙中的普遍现象。
我们把物体相对于其他物体在空间位置上随时间的变化，叫作机械运动，简称运动。
教师口述：那我们要如何来描述各种物体的运动呢？物体实际的运动是复杂多变的，为了便于研究，我们先引入几个与物体描述相关的基本概念。
讲授新课
一、质点
教师活动：播放有关机械运动的视频。
教师设问：要描述视频中的鸟儿身上各点飞行的位置随时间变化的规律是件不容易的事，困难在哪里？
学生活动：思考老师所提问题。
教师口述：困难在于，鸟儿是有大小和形状的，鸟儿身上各点的运动满足不同的规律。
教师设问：如果只研究鸟儿迁徙到目的地飞行的快慢，需要知道鸟儿身上各部分的运动吗？
学生活动：思考老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：展示鸟类迁徙的路线图，让学生估测鸟类飞行的距离和鸟类的大体尺寸，并作比较。
教师活动：讲述在研究鸟类迁徙的快慢时，鸟的大小可忽略的原因。
从图片中，可以看出鸟类迁徙的距离为成千上万公里，而飞行时双翼展示的距离也不过几米。从尺寸上看，在研究鸟迁徙时飞行的快慢时，鸟身体的尺寸与距离相比是可以忽略的。故此时可将鸟看成一个点来研究它飞行的快慢。
教师活动：讲解质点的概念。
物理学中，在某些情况下，我们忽略物体的大小和形状，突出“物体具有质量”这一要素，把它简化为一个有质量的点，或者说用一个有质量的点来代替整个物体。用来代替物体的有质量的点叫作质点。
教师活动：讲解理想化模型。
根据问题的内容和性质，抓住问题中的主要因素，忽略次要因素，建立一个与实际情况差距不大的理想化模型来进行研究，使复杂问题得到简化。这种研究方法称为理想化模型法。
理想化模型是普遍应用的物理思想与方法。以前用到的理想化模型有光线、点光源、轻绳……
教师设问：是不是所有的物体任何情况下都能看作质点呢？
教师活动：播放体操运动员体操表演的视频。
教师设问：视频中的体操运动员，能看成质点吗？如果忽略了她的大小和形状，把她当成一个点，还能体现出优美的动作吗？
教师讲述：显然，视频中的体操运动员不能看作质点。因为裁判要依据运动员的形体动作的优美程度和运动难度来打分。所以她的大小和形状不能忽略不计，不能看作质点。
教师设问：什么情况下可以把物体看作质点呢？下面我们再看两个实例：
(1)高速动车从广州开往上海，如果要研究这列动车从广州到上海的运行时间，动车的长度可以忽略不计吗？如果研究动车过桥的时间，动车的长度还可以忽略吗？
(2)我们研究地球绕太阳公转时，地球的大小可以忽略不计吗？研究地球的自转呢？(地球的直径是1.3×10 4 km，地球到太阳的距离约为1.5×10 8 km)
教师讲述：如果研究这列动车从广州到上海的运行时间，动车的长度与广州到上海的距离相比要小得多，就能不考虑动车的长度，这时可以把动车看成质点；但如果研究这列动车过桥的时间，动车的长度就不能忽略，也就不可以把动车看成质点了。研究地球的公转时，因为地球的大小远远小于地球与太阳之间的距离，所以可以忽略地球的大小，把它看成质点，但是研究地球的自转时，地球的不同地区运动情况不同，就不能忽略地球的大小，把它看作质点了。
教师活动：总结物体可看作质点的条件。
(1)把物体看作质点不是看物体的大小和形状，而是看我们要研究的问题。如果物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或者影响很小，可以忽略不计时，可以把物体看成质点。
(2)同一物体有的时候能够看作质点，而有的时候不能，要依据研究的问题来决定。
教师活动：讲解质点的特点。
质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是“具有质量”，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何中的“点”有本质区别。质点是实际物体的一种高度抽象，是一种“理想化模型”，实际中并不存在。
二、参考系
教师活动：播放竹排在水中的视频片段。
教师设问：小小竹排江中游没有问题，巍巍青山两岸走还对吗？青山不是静止不动吗？怎么还会走呢？
学生活动：思考老师所提问题。
教师活动：理答。
如果以河岸做参照，竹排是运动的，青山是静止的；如果以竹排为参照，，竹排上的人是静止的，青山就是运动的。也就是说歌中描述的没有问题，只是选择的参照标准不同而已。
教师活动：讲解参考系的概念。
自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的；运动是绝对的。运动又具有相对性。因此，要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作参考，观察物体相对于这个物体的位置是否随时间变化，以及怎样变化。研究一个物体运动时，选来作为参考的其他物体，称为参考系。
教师活动：讲解选取参考系的注意事项。
参考系的选取原则上是任意的，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。例如我们研究地面上车辆的运动一般以地面为参考系，而不以随风飘落的树叶为参考系。因为随风飘落的树叶飘忽不定，以它为参考系，汽车的运动就太复杂了。
对于同一物体选择不同的参考系运动的描述一般不同。
比较不同物体的运动或同一个物体不同阶段的运动都应选择同一参考系。
教师设问：大家留意一下，就会发现，我们刚才所说的参考系的定义与初中的参照物的定义是相同的。那么，为什么同样的对象，初中、高中的称谓不同呢？
学生活动：学生之间讨论老师所提问题，然后集体回答。
初中的焦点在于判断物体动没动，选定一个物体作为参照即可。而在高中，我们不仅要判断物体动没动，更要定量地研究物体位置的变化、位置变化的快慢等信息，需要建立坐标系。故初中的参考物在高中称为参考系。
教师讲述：如果物体沿直线运动，我们可以以这条直线建立直线坐标系，规定原点、正方向和单位长度。建立坐标系后，我们就可以用坐标表示质点的位置，用坐标的变化描述质点的位置变化。若某一物体运动到点A此时它的坐标是多少？若运动到点B呢？
教师讲述：点A的坐标是xA＝-2 m，点B的坐标是xB＝3 m。
三、时间与时刻
教师讲述：任何物体的运动离不开时间和空间，对于时间这个术语，我们并不陌生，那么时间的含义是什么呢？
教师讲述：例如：我们上午8:00开始上课，是上课开始需要8个小时吗？还是在8:00这一瞬时我们开始上课？8:45下课，又怎么理解呢？这节课是从8:00开始，8:45结束，共45分钟，这45分钟又怎么理解呢？
教师讲述：显然例子中的8:00和8:45指的是两个瞬时，物理学把它们称为时刻，而两个时刻之间的间隔称为时间，上例中的45分钟，是8:00这一时刻到8:45这一时刻的间隔，所以指的是时间。
教师讲述：时间与时刻的关系可以表示为Δt= t2 - t1, 式中t1、t2分别表示先后两个时刻，Δt表示这两个时刻之间的时间。在国际单位制中时间和时刻的单位都是秒，符号是s.常用的单位还有分、时，符号分别min、h.
教师讲述：时刻和时间可以在时间轴上表示出来．时间轴上的一个点表示的是某一时刻，时间轴上一条线段表示的是一段时间。
教师带领学生从坐标抽上认识时间和时刻，并熟悉时间和时刻的描述语。
典题剖析
例1 下列物体或人可以看作质点的是( )
A. 研究跳水冠军伏明霞在跳水比赛中的动作
B. 研究奥运冠军王军霞在万米长跑中的过程
C. 研究一列火车通过某一路标所用的时间
D. 研究我国科学考察团去南极的过程
答案：BD
解析：跳水运动员的形体动作直接决定了比赛成绩，所以不能忽略其形状和大小，把她看作质点，故A项不正确；运动员的大小远远小于万米的距离，其大小可以忽略不计，可以看成质点，故B项正确；列车的长度直接影响过路标的时间，故不能看作质点，C项不正确；科学考察团相对于从我国到南极的距离微乎其微，可以看成质点，故D项正确；本题应选B、D.
例2 关于参考系的选取，下列说法正确的是( )
A. 参考系必须选取静止不动的物体
B. 参考系必须是和地面联系在一起的
C. 在空中运动的物体不能作为参考系
D. 任何物体都可以作为参考系
答案：D
解析：参考系的选取是任意的，与物体的运动状态和所处的位置等因素均无关，故D项正确。
例3 (多选)关于时刻和时间，下列说法正确的是( )
A. 时刻表示较短的时间间隔，而时间是表示较长的时间间隔
B. 时刻在时间轴上对应一点，时间对应一线段
C. 作息时间表上的数字均表示时刻
D. 1 min只能分成60个时刻
答案：BC
解析：时刻与时间的物理意义有差别，时间表示一段间隔，与一个过程对应，在表示时间的数轴上用线段来表示；时刻表示某瞬间，在表示时间的数轴上用点来表示，A错，B、C正确．一段很小的时间内有无数个时刻，D错．
课堂小结
1. 质点
用来代替物体的有质量的点叫作质点。
(1)当物体的大小与形状相对于所研究的问题没有影响或影响很小时，我们就可以忽略物体的大小和形状，把它当成质点。
(2)质点是理想化模型，实际是不存在的。
2. 参考系
研究一个物体运动时，选来作为参考的其他物体，称为参考系。
(1)参考系的选取是任意的，但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
(2)研究地面上的物体的运动，一般以地面为参考系。
(3)对于同一物体选择不同的参考系运动的描述一般不同。
(4)比较不同物体的运动或同一个物体不同阶段的运动都应选择同一参考系。
为了定量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。
4. 时间和时刻
(1)时刻表示某一瞬时，在时间轴上用点来表示。
(2)时间表示两时刻之间的间隔，在时间轴上用线段来表示。