日期:2022-02-17
這是質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理,是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長(zhǎng)們參考學(xué)習(xí)。
教學(xué)設(shè)計(jì)
質(zhì)點(diǎn)模型是高中物理提出的第一個(gè)物理模型,也是最簡(jiǎn)單的模型,對(duì)質(zhì)點(diǎn)概念的形成以及質(zhì)點(diǎn)模型的建立過(guò)程,教學(xué)要求是初步的.由于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)必須明確所選擇的參考系,為了準(zhǔn)確、定量地描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),又要建立坐標(biāo)系.質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系是描述物體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),所以本教學(xué)設(shè)計(jì)是逐步展開(kāi)的. 本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)要解決兩個(gè)問(wèn)題:一是通過(guò)在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)多樣的問(wèn)題情景,引導(dǎo)學(xué)生討論并總結(jié)質(zhì)點(diǎn)的概念;二是合作探究引入?yún)⒖枷岛妥鴺?biāo)系的意義,以及如何建立合適的參考系和坐標(biāo)系,然后介紹全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),讓學(xué)生了解信息,拓展視野. 教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.知道質(zhì)點(diǎn)的概念及條件.
2.知道參考系的概念及作用.
3.掌握坐標(biāo)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用.
過(guò)程與方法
1.體驗(yàn)質(zhì)點(diǎn)的條件及意義,初步掌握“科學(xué)抽象”這種研究方法.
2.體會(huì)用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性,可用不同的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并體會(huì)比較.增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并力求解決問(wèn)題的意識(shí)和能力.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性,培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)自然,關(guān)心科技發(fā)展,勇于探索的精神.
2.通過(guò)分析不同參考系中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象不同,幫助學(xué)生建立辯證唯物主義的世界觀. 教學(xué)重點(diǎn)
1.質(zhì)點(diǎn)概念的建立.
2.明確參考系的概念及運(yùn)動(dòng)的關(guān)系. 教學(xué)難點(diǎn)
1.質(zhì)點(diǎn)模型的條件判斷. 2.坐標(biāo)系的建立. 教學(xué)模式:
情境展示、合作探究、分組討論及多媒體等多種教學(xué)模式 教學(xué)用具:
PPT課件 時(shí)間安排
1課時(shí) 教學(xué)流程設(shè)計(jì)
一、新課引入
“不了解運(yùn)動(dòng)就不了解自然----亞里士多德”作為高中物理的第一章,我們從《運(yùn)動(dòng)的描述》開(kāi)始說(shuō)起。
生活中存在著各種各樣的運(yùn)動(dòng)(火車(chē)在行駛、烏龜在跑、鳥(niǎo)在飛翔、火箭飛向太空),這些運(yùn)動(dòng)都有著共同的特點(diǎn),就是空間位置隨著時(shí)間發(fā)生變化,這就是我們物理學(xué)中所說(shuō)的機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。(學(xué)生在課本中找出相對(duì)應(yīng)的概念)在物理學(xué)中,研究物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)
規(guī)律的分支叫做力學(xué)。在今后的學(xué)習(xí)中我們會(huì)重點(diǎn)學(xué)習(xí)力學(xué)這一部分內(nèi)容,而在這一章,我們研究怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)。
教師活動(dòng)
請(qǐng)同學(xué)根據(jù)已有知識(shí)說(shuō)出描述運(yùn)動(dòng)的一些物理量
學(xué)生活動(dòng)
速度、時(shí)間、位移、路程等
設(shè)計(jì)意義
檢查學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的掌握情
況,引出本節(jié)課內(nèi)容:質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系
二、新課教學(xué)
詩(shī)人用氣勢(shì)磅礴來(lái)描述大河中的水流,用矯捷如燕來(lái)描述運(yùn)動(dòng)員輕盈的舞姿,畫(huà)家用汽車(chē)后面的線(xiàn)條來(lái)表示風(fēng),來(lái)描述車(chē)輛的飛馳??茖W(xué)家應(yīng)該怎樣描述物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢?
(1)物體和質(zhì)點(diǎn)
教師活動(dòng)
探究一:
1.雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔,足球在綠茵場(chǎng)上飛滾„„在這些司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象中,雄鷹、足球都在做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。詳細(xì)描述物體的運(yùn)動(dòng)有什么困難? 困難出在哪里?
2.描述物體運(yùn)動(dòng),我們需要了解物體各部分運(yùn)動(dòng)的區(qū)別嗎?可以將問(wèn)題簡(jiǎn)化嗎?為什么? 以“火車(chē)在城市之間運(yùn)行”、 “飛機(jī)以某速度從南京飛向北京”為例
學(xué)生活動(dòng)
很難描述,雄鷹向前飛翔的同時(shí)翅膀還在上下擺動(dòng),足球在前進(jìn)的同時(shí)自身還在轉(zhuǎn)動(dòng)
設(shè)計(jì)意義
讓學(xué)生思考描述物體的運(yùn)動(dòng)有什么困難,困難出現(xiàn)在哪?是否有什么方法來(lái)消除這些困難
激發(fā)學(xué)生興趣,引發(fā)學(xué)生思考,為質(zhì)點(diǎn)的提出做準(zhǔn)備
車(chē)箱的顫動(dòng)可以忽略,飛機(jī)本為質(zhì)點(diǎn)這一理想化的物身大小可以不用考慮 理模型的提出做前提鋪忽略某些次要因素(如形狀、墊 大?。?,只關(guān)心主要的方面。
3.什么情況下火車(chē)可以視為一個(gè)不考慮火車(chē)本身的大小和形理解物體可以看成一個(gè)狀的時(shí)候,如考慮火車(chē)在城市點(diǎn)的條件
點(diǎn)? 之間運(yùn)行
提出質(zhì)點(diǎn)的概念
學(xué)生總結(jié)把物體看成是質(zhì)點(diǎn)的條件并強(qiáng)調(diào)質(zhì)點(diǎn)是理想化的物理模型 針對(duì)訓(xùn)練
兵乓球什么時(shí)候可以看做成質(zhì)點(diǎn)?
1.研究乒乓球的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí) 2.在研究上旋球或下旋球?qū)忧虻挠绊憰r(shí)
學(xué)生回答問(wèn)題
培養(yǎng)學(xué)生自己總結(jié)問(wèn)題的能力,理解理想的物理模型的魅力
鞏固質(zhì)點(diǎn)的概念,并明確物體能否看成質(zhì)點(diǎn)與物體本身的大小和形狀無(wú)關(guān)。
學(xué)生回答問(wèn)題
(2) 參考系
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意義
引導(dǎo)學(xué)生回顧起初中已學(xué)過(guò)的參照物,提出參考系的概念
培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作、總結(jié)分析問(wèn)題的能力 觀察PPT圖片,提出問(wèn)題 因?yàn)樗麄冞x取的參照物不同 “他們說(shuō)的對(duì)不對(duì)?” “為什么同一個(gè)運(yùn)動(dòng)會(huì)有幾種不同的說(shuō)法?” 探究二:?jiǎn)栴}
1、什么是參考系?小組討論、合作探究 研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選擇參考系嗎?
問(wèn)題
2、參考系的選擇有什么原則?
問(wèn)題
3、運(yùn)動(dòng)的物體可否選成參考系?請(qǐng)舉例說(shuō)明。 對(duì)參考系進(jìn)行針對(duì)的訓(xùn)練 學(xué)生回答問(wèn)題
(3)坐標(biāo)系
教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 探究三:如果一個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)的物體沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),怎樣定量描系。 述物體的位置變化呢? 坐標(biāo)系三要素:原點(diǎn)、正方
向和單位長(zhǎng)度
如何描述在平面、空間中運(yùn)動(dòng)學(xué)生思考、討論 的物體? 介紹GPS 學(xué)生閱讀科學(xué)漫步內(nèi)容,了
解GPS
四、【知識(shí)小結(jié)】
教師活動(dòng)
根據(jù)板書(shū)總結(jié)這節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),強(qiáng)調(diào)考試重難點(diǎn) 并布置課后作業(yè)
鞏固學(xué)生對(duì)參考系的理解
設(shè)計(jì)意義
理解坐標(biāo)系的建立及其三要素
知識(shí)擴(kuò)展,二維、三維坐標(biāo)系
課外延伸,讓學(xué)生了解物理在生活中的應(yīng)用,增加學(xué)生知識(shí)的儲(chǔ)備量
設(shè)計(jì)意義
總結(jié)這節(jié)課的所有知識(shí)點(diǎn),鼓勵(lì)學(xué)生要學(xué)有所用,學(xué)會(huì)將自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于生活實(shí)踐,嘗試用科學(xué)的眼光去看待問(wèn)題、分析問(wèn)題。
板書(shū)
§1.1 質(zhì)點(diǎn) 參考系和坐標(biāo)系
一、質(zhì)點(diǎn)
1、質(zhì)點(diǎn):把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)
2、物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的條件:物體的大小和形狀對(duì)所研究問(wèn)題的影響可忽略不計(jì)
3、理想化的物理模型
二、參考系
1、參考系:為了描述物體的運(yùn)動(dòng)而被選做參考的物體(系)。
2、以觀測(cè)方便、描述簡(jiǎn)單為原則
三、坐標(biāo)系
三要素:原點(diǎn)、正方向、單位長(zhǎng)度
一、內(nèi)容分析
1、內(nèi)容與地位
在共同必修模塊物理1的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中涉及本節(jié)的內(nèi)容有“通過(guò)對(duì)質(zhì)點(diǎn)的認(rèn)識(shí),了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn),體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。”和“理解位移、…”等。由于質(zhì)點(diǎn)是高中物理的入門(mén)知識(shí),因此不僅要求學(xué)生認(rèn)識(shí)質(zhì)點(diǎn),而且更重要的是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)質(zhì)點(diǎn)的學(xué)習(xí)了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn),體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用;位移是物體位置的變化,是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的一個(gè)基本物理量,是后續(xù)學(xué)習(xí)速度、功等概念的基礎(chǔ)。為此,在過(guò)程中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中,經(jīng)歷從物理現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)這一物理模型的過(guò)程,從而真正理解質(zhì)點(diǎn)及其研究方法。要通過(guò)問(wèn)題闡述引入位移的必要性、位移與路程的區(qū)別、位移與位置的聯(lián)系,讓學(xué)生真正理解位移的概念。
2、教學(xué)目標(biāo)
?。?)理解質(zhì)點(diǎn)的概念,知道它是一種科學(xué)的抽象;認(rèn)識(shí)在哪些情況下,可以把物體看成質(zhì)點(diǎn),知道這種科學(xué)抽象是一種普遍的研究方法。
(2)理解位移的概念,知道它是表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量,知道它是矢量,可以用有向線(xiàn)段來(lái)表示;知道位移的公式表示法;知道位移和路程的區(qū)別;理解位移——時(shí)間圖象的意義。
?。?)通過(guò)經(jīng)歷從物理現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)模型的過(guò)程,了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn),體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。
?。?)通過(guò)對(duì)位移和位移——時(shí)間圖象的學(xué)習(xí),體會(huì)數(shù)學(xué)在研究物理問(wèn)題中的重要性。
?。?)通過(guò)同學(xué)之間的交流討論,感受合作學(xué)習(xí)的快樂(lè);通過(guò)對(duì)新知識(shí)的研究,激發(fā)探索未知世界的樂(lè)趣。
3、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn):
質(zhì)點(diǎn)的概念、理想化模型的方法、位移的概念和表述是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn),對(duì)在哪些情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)是本節(jié)課教學(xué)的難點(diǎn)。
二、案例設(shè)計(jì)
?。ㄒ唬┪灰频慕虒W(xué)
1、位移概念的引入
教師在引導(dǎo)學(xué)生簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)位置概念之后指出,要研究如何描述物體的運(yùn)動(dòng)我們就必須來(lái)研究如何描述物體位置的變化。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),要先研究如何描述一個(gè)點(diǎn)的位置變化。
教師在引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)路程概念之后,通過(guò)對(duì)實(shí)例的討論說(shuō)明路程不能描述物體位置的變化,路程與位置變化屬于兩個(gè)不同的概念,為了描述物體位置的變化必須引入一個(gè)新的物理量,這個(gè)物理量就叫做位移,位移即是物體位置的變化,通常用符號(hào)S來(lái)表示。位移的大小等于起點(diǎn)至終點(diǎn)的直線(xiàn)距離,位移的方向從起點(diǎn)指向終點(diǎn)。
2、位移的表述
?。?)文字表述
教師:(用PPT幻燈片打出)有一點(diǎn)P在水平面上沿直線(xiàn)先向東后向西運(yùn)動(dòng),在該直線(xiàn)上建有由西向東的一維坐標(biāo)系,若測(cè)得在各個(gè)時(shí)刻點(diǎn)P的位置坐標(biāo)如下表所示,你能求出點(diǎn)P在3秒內(nèi)、第3秒內(nèi)、6秒內(nèi)和第6秒內(nèi)的位移和路程嗎,若能求,請(qǐng)求出其結(jié)果;若不能求,請(qǐng)說(shuō)明理由。把你思考的結(jié)果與學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行交流討論。
在學(xué)生對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行分析、思考、討論之后,教師請(qǐng)學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果。
該問(wèn)題的正確結(jié)果是:點(diǎn)P在3秒內(nèi)的位移是15m向東、路程無(wú)法確定,因?yàn)辄c(diǎn)P在2—4秒之間的某時(shí)刻返回,開(kāi)始返回的時(shí)刻和位置我們不知道;第3秒內(nèi)的位移是4m向東、路程無(wú)法確定;6秒內(nèi)的位移是2m向西、路程無(wú)法確定;第6秒內(nèi)的位移是11m向西、路程是11m。
預(yù)測(cè):學(xué)生對(duì)該問(wèn)題的思考最可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是:A.對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可能發(fā)生的情況沒(méi)有進(jìn)行全面細(xì)致的分析,想當(dāng)然的以為是第3秒末返回,從而導(dǎo)致對(duì)路程的判斷錯(cuò)誤;B.對(duì)位移、路程是與具體的時(shí)間段對(duì)應(yīng)的認(rèn)識(shí)模糊,把3秒內(nèi)和第3秒內(nèi)的位移或6秒內(nèi)和第6秒內(nèi)的位移混為一談;C.沒(méi)有指出位移的方向。
因此,在學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果的過(guò)程中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題所給出的信息,在坐標(biāo)軸上畫(huà)出點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的示意圖,對(duì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行全面細(xì)致的分析,強(qiáng)調(diào)位移的方向性和位移、路程與所給時(shí)間段的對(duì)應(yīng)性,強(qiáng)調(diào)位移與路程的區(qū)別和聯(lián)系。
?。?)公式表述
教師引導(dǎo)學(xué)生從位移是物體的位置變化和位置可以用坐標(biāo)表示出發(fā),啟發(fā)學(xué)生寫(xiě)出當(dāng)物體在一直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)時(shí),它的位移s的表達(dá)式s= x2-x1,并用上述所討論的例子來(lái)驗(yàn)證該式的正確性,強(qiáng)調(diào)s的計(jì)算結(jié)果中的正、負(fù)號(hào)的物理意義,加深對(duì)位移的理解。
3、矢量和標(biāo)量
教師向?qū)W生簡(jiǎn)介標(biāo)量、矢量的概念
4、位移——時(shí)間圖象
教師向?qū)W生說(shuō)明:可以把位置看成是一種特殊的位移,即物體相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位移,它的起點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn),終點(diǎn)在該時(shí)刻物體所在的位置,在具體情境中要注意區(qū)分。
教師向?qū)W生指出:我們可以有多種方法來(lái)表述一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況,如上述問(wèn)題中我們用列表的方法表述了點(diǎn)P的位置隨時(shí)間的變化情況;在上述問(wèn)題中,如果我們以時(shí)間t為橫坐標(biāo),以位置s為縱坐標(biāo),根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖(教師用PPT打出S—t圖),我們可以得到表述點(diǎn)P的位置隨時(shí)間的變化情況的另一種方法——圖象法,我們把這個(gè)圖象稱(chēng)為位移——時(shí)間圖象,顯然這里的位移——即縱坐標(biāo)s是指點(diǎn)P相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位移,從圖中可以形象的看出,在點(diǎn)P各時(shí)間段內(nèi)的位移,如……;用圖象法描述物理現(xiàn)象及其規(guī)律,形象直觀,它是物理學(xué)中研究問(wèn)題的一種常用的方法,在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中,將會(huì)接觸到更多的圖象知識(shí)。
(二)、質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)
1、質(zhì)點(diǎn)概念的抽象過(guò)程
教師:上面我們已經(jīng)知道如何描述一個(gè)點(diǎn)的位置變化,而實(shí)際物體都是有一定的大小、形狀的,那么我們?cè)撊绾窝芯恳粋€(gè)實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題呢?通過(guò)對(duì)下面一系列問(wèn)題的思考,看看能否給我們一些啟示。
教師用PPT打出如下問(wèn)題讓學(xué)生思考并按學(xué)習(xí)小組討論:
問(wèn)題1、一列長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的火車(chē)以速度V做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),求(1)它在時(shí)間t內(nèi)所發(fā)生的位移;(2)它經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)為L(zhǎng)2的橋時(shí)所需要的時(shí)間。
問(wèn)題2、如圖1所示,一半徑為r的園盤(pán),其圓心在半徑為R的圓周上運(yùn)動(dòng),AB為園盤(pán)上的一條直徑,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中方向保持不變,在從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻這段時(shí)間內(nèi),園盤(pán)的圓心繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了1/4圓周,求在這段時(shí)間內(nèi),A、B和園盤(pán)心三點(diǎn)的位移大小和方向。
問(wèn)題3、在上題中,如果在園盤(pán)的圓心繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了1/4圓周的同時(shí),園盤(pán)自轉(zhuǎn)了90°(如圖2所示),求在這段時(shí)間內(nèi),A、B和園盤(pán)心三點(diǎn)的位移大小,已知r=1m,R=2m。
問(wèn)題4、在第3題中,若已知r=1m,R=2000m,其他條件相同,再求在這段時(shí)間內(nèi),A、B 和園盤(pán)心三點(diǎn)的位移大小。)
教師讓學(xué)生匯報(bào)對(duì)上述問(wèn)題的思考結(jié)果,并肯定學(xué)生的回答,同時(shí)把正確的結(jié)果寫(xiě)在各個(gè)問(wèn)題后面用PPT打出。
預(yù)測(cè):通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的思考可以讓學(xué)生感受到:在研究實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),有時(shí)需要考慮其大小和形狀,在這種情況下描述一個(gè)實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)往往比描述一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要復(fù)雜得多;有時(shí)盡管物體的大小形狀給物體上不同的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)差異,但這種差異對(duì)所研究的問(wèn)題影響不大,完全可以忽略不計(jì)(如上述第4題的情況)
教師:如果把在上述第4題的題目改為:園盤(pán)的圓心繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了1/6圓周的同時(shí),園盤(pán)自轉(zhuǎn)了90°(如圖3所示),其他條件不變,你如何以最快的速度估算出A點(diǎn)的位移呢?
預(yù)測(cè):學(xué)生將從上述第4題的結(jié)果中受到啟發(fā),去計(jì)算園盤(pán)心的位移,以此做為A點(diǎn)位移的估計(jì)值,從而避開(kāi)了繁難的計(jì)算,感受到了把園盤(pán)當(dāng)作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)研究的這種方法的簡(jiǎn)潔。
教師在學(xué)生匯報(bào)出正確的做法和結(jié)果后,指出把實(shí)際物體當(dāng)作一個(gè)有質(zhì)量的'點(diǎn)來(lái)研究,這是物理學(xué)中的一種重要的研究方法;再引導(dǎo)學(xué)生定性評(píng)估出該結(jié)果與實(shí)際情況的差異很小,從而使學(xué)生理解這種研究方法之所以具有重要意義是因?yàn)樗哂腥缦绿攸c(diǎn):它抓住了影響問(wèn)題的主要因素,忽略了一些無(wú)關(guān)的或者次要的因素,不僅使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)化,而且所研究的結(jié)果比較接近真實(shí)情況。
教師引導(dǎo)學(xué)生抽象出質(zhì)點(diǎn)概念,讓學(xué)生理解它是一種科學(xué)的抽象和理想化的模型以及這種理想化模型的特點(diǎn)。
2、對(duì)實(shí)際物體能否看成質(zhì)點(diǎn)的研究
教師進(jìn)一步提問(wèn):既然把物體看成質(zhì)點(diǎn)能簡(jiǎn)化對(duì)問(wèn)題的研究,那么在什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)呢?讓學(xué)生通過(guò)反思上述問(wèn)題和學(xué)生之間的相互交流獲得如下結(jié)論:
當(dāng)物體的大小、形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒(méi)有影響(如第1題中第(1)小題、第2題的情況)或影響很?。ㄈ绲?題的情況)時(shí),完全可以不考慮物體的大小和形狀,而把物體看成質(zhì)點(diǎn)。
教師肯定學(xué)生的回答后強(qiáng)調(diào)指出:一個(gè)物體能不能看做質(zhì)點(diǎn),需要根據(jù)具體的問(wèn)題來(lái)定。判斷的基本思路是物體的大小和形狀等因素對(duì)所研究的問(wèn)題的影響是否可以忽略。
為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)及其研究方法的掌握,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考討論如下問(wèn)題:
問(wèn)題1、在研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)時(shí),地球能否看成質(zhì)點(diǎn)?在研究地球的自轉(zhuǎn)時(shí),地球能否看成質(zhì)點(diǎn)?(已知地球直徑約為1.3×104km,地球和太陽(yáng)之間的距離約為1.5×108km)
問(wèn)題2、在研究一列火車(chē)從北京開(kāi)往上海的運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí),能否把火車(chē)看成質(zhì)點(diǎn)?
問(wèn)題3、自行車(chē)能否看成質(zhì)點(diǎn)?
?。ㄈ?、本節(jié)課小結(jié)
教師(對(duì)本節(jié)課從知識(shí)和研究方法兩個(gè)方面進(jìn)行小結(jié)。知識(shí):1、質(zhì)點(diǎn)概念和運(yùn)用2、位移概念和表述。方法:1、理想化模型2、圖象法)
三、案例評(píng)析
本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的思路:首先,在復(fù)習(xí)位置概念的基礎(chǔ)上,從如何描述一個(gè)點(diǎn)的位置變化這個(gè)問(wèn)題出發(fā),引入位移的概念,闡述位移的矢量性、過(guò)程性、位移與路程的區(qū)別、位移的文字表述和公式表述,介紹位移——時(shí)間圖象;其次,再?gòu)娜绾窝芯恳粋€(gè)實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題出發(fā),通過(guò)對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題的思考討論,經(jīng)歷從具體現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)概念的過(guò)程,體驗(yàn)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用;最后通過(guò)對(duì)一系列問(wèn)題的反思研究把實(shí)際物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件,從而真正理解質(zhì)點(diǎn)概念及其研究方法。
本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的特色是:
在教學(xué)過(guò)程中,先進(jìn)行位移的教學(xué)后進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)的教學(xué),從而把位置概念作為學(xué)習(xí)位移概念的基礎(chǔ),又把位移概念作為學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)概念的基礎(chǔ),這樣安排教學(xué)前后連貫,關(guān)注學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn),符合從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的認(rèn)知規(guī)律。
不論是對(duì)位移的教學(xué)還是對(duì)質(zhì)點(diǎn)的教學(xué),教師都注重創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,特別是在進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)概念教學(xué)中設(shè)計(jì)的一系列問(wèn)題具有承上啟下的作用,承上就是鞏固位移的知識(shí),啟下就是引發(fā)學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)的思考,使學(xué)生在對(duì)一系列問(wèn)題的思考探究中感悟物理知識(shí)及其研究方法,避免了機(jī)械灌輸現(xiàn)象,從而能有效地培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
一、教學(xué)目標(biāo)
1.理解質(zhì)點(diǎn)的定義。知道質(zhì)點(diǎn)是理想化模型,能明確物體在什么情況下可以看作質(zhì)點(diǎn)。
2.理解參考系的概念。知道在不同的參考系中對(duì)同一運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。 3.理解坐標(biāo)系的概念。能夠用一維坐標(biāo)定量描述物體的位置和位置的變化。 4.學(xué)會(huì)突出主要矛盾忽略次要矛盾的科學(xué)研究方法。
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
質(zhì)點(diǎn)概念的理解、參考系的選取、坐標(biāo)系的建立。 2.教學(xué)難點(diǎn)
理想化模型——質(zhì)點(diǎn)的建立。
三、教學(xué)過(guò)程
1.引入新課
圖片:雄鷹、火車(chē)、劉翔、踢球。
萬(wàn)事萬(wàn)物都在運(yùn)動(dòng),“不了解運(yùn)動(dòng)就不了解自然”——亞里士多德。 回顧:什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)? 疑問(wèn):如何描述物體的運(yùn)動(dòng)? 2.講授新課
(一)、物體與質(zhì)點(diǎn)
1、圖片:地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),遠(yuǎn)洋航行的輪船,沿斜面下滑的物塊。 (1)沿斜面下滑的物塊,各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否一樣? (2)如果我們研究物塊下滑,需要把它各部分都分別研究嗎? (3)研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個(gè)點(diǎn)呢?
小結(jié):在物理學(xué)中,突出問(wèn)題的主要方面,忽略次要因素,經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象而建立理想化的“物理模型”,并將其作為研究對(duì)象,是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。
2、通過(guò)以上幾個(gè)問(wèn)題請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)一步討論:
(1)物體是否在所有的情況下都能看作質(zhì)點(diǎn)? (2)物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么?
物體看做質(zhì)點(diǎn)的條件:由問(wèn)題的性質(zhì)決定。
(1)物體的各部分的運(yùn)動(dòng)情況都相同,此物體可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。 (2)物體的形狀大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所研究的距離,此物可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。 (3)物體的自身大小在所研究的問(wèn)題中不起主要作用。
3、提問(wèn):
(1)物理中的“質(zhì)點(diǎn)”跟幾何學(xué)中的點(diǎn)有什么相同和不同的地方? (2)大的物體一定不能看成質(zhì)點(diǎn)?小的物體隨時(shí)都看成質(zhì)點(diǎn)嗎? 當(dāng)堂練習(xí):選擇題兩題
(二)、參考系
1、故事:二戰(zhàn)時(shí)期,一法國(guó)飛行員在執(zhí)行任務(wù)的途中看到身邊有一個(gè)黑色蟲(chóng)子,伸手抓到之后發(fā)現(xiàn)那并不是蟲(chóng)子,而是一顆子彈。為什么他能徒手抓住子彈?
2、設(shè)想一下,你和你的同桌正坐在公交車(chē)?yán)?。在路邊的人?lái)看,你們隨公交車(chē)在快速運(yùn)動(dòng)。提問(wèn):你感到你的同桌在快速運(yùn)動(dòng)嗎?為什么? 小結(jié):物體的運(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)的。
參考系定義:這種用來(lái)做參考的假定為不動(dòng)的物體,稱(chēng)為參考系。
3、提問(wèn):參考系的選擇是任意的。但怎樣選擇比較好呢? 小結(jié):參考系的選擇應(yīng)以對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述簡(jiǎn)單、方便為原則。
(三)、坐標(biāo)系
講述: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。用坐標(biāo)值來(lái)表示物體的位置。 坐標(biāo)系的應(yīng)用:GPS 當(dāng)堂練習(xí):一小題
四、本課小結(jié)
這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系等概念,它們是運(yùn)動(dòng)學(xué)乃至整個(gè)力學(xué)的最基本最重要的概念。要描述物體的運(yùn)動(dòng),首先要對(duì)實(shí)際物體建立一個(gè)物理模型,最簡(jiǎn)單的是質(zhì)點(diǎn)模型。由于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng),還要建立坐標(biāo)系。
. 教學(xué)目標(biāo)
(1) 理解質(zhì)點(diǎn)的定義,知道質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型。知道質(zhì)點(diǎn)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。初步體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用;
(2) 理解參考系的概念,知道在不同的參考系中對(duì)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)的描述可能是不同的; (3) 理解坐標(biāo)系概念,會(huì)用一維坐標(biāo)系定量描述物體的位置以及位置的變化。 2. 過(guò)程與方法體
(1) 會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用,讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系,通過(guò)幾個(gè)具體的例子讓學(xué)生自主討論,在討論與交流中,自主升華為物理概念。 (2) 通過(guò)參考系的學(xué)習(xí),知道從不同角度研究問(wèn)題的方法,讓學(xué)生從熟悉的常見(jiàn)現(xiàn)象和已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā),體驗(yàn)不同參考系中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,提示參考系在確定物體運(yùn)動(dòng)時(shí)客觀存在的必要性和合理性,促使學(xué)生形成勤于觀察、勤于思考的習(xí)慣,提高學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力。
3. 課堂引入
(1) 利用多媒體播放一段反映物體運(yùn)動(dòng)的圖片,雄鷹在空中翱翔,足球在綠茵場(chǎng)上飛滾,連靜靜的山川也在“坐地日行八萬(wàn)里”地球的運(yùn)動(dòng))。請(qǐng)同學(xué)們思考回答:這些場(chǎng)景中哪些物體是在運(yùn)動(dòng)的?在物理學(xué)中,什么叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)?舉例說(shuō)明。 (2) 對(duì)學(xué)生的舉例分析給予評(píng)價(jià),并根據(jù)學(xué)生的回答進(jìn)一步總結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念?;卮穑何锢韺W(xué)上把一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體相對(duì)位置變化運(yùn)動(dòng)稱(chēng)之為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 (3) 指導(dǎo)學(xué)生分析視頻資料,指出:宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)是宇宙間永恒的主題,也是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象,詩(shī)人可以用“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”,來(lái)描繪氣勢(shì)磅礴的瀑布,畫(huà)家也可以用美麗的畫(huà)筆描繪出動(dòng)感十足的情景,那么,我們?cè)鯓用枥L物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢?即怎樣地描述物體上各點(diǎn)的位置及其隨時(shí)間的變化呢? 4.新課教學(xué)
1)物體和質(zhì)點(diǎn)
1.研究物體的運(yùn)動(dòng),首先要確定物體的位置。物體都具有大小和形狀,在運(yùn)動(dòng)中物體的各點(diǎn)的位置變化一般說(shuō)來(lái)是不同的,所以要詳細(xì)描述物體的位置及其變化,并不是一件簡(jiǎn)單的事情。在地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)中,地球在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),注意地球同時(shí)又在自轉(zhuǎn),所以地球的各部分離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近在不斷變化。
2.地球是一個(gè)龐然大物,直徑約為12800km,與太陽(yáng)相距1.5×108km,也就是說(shuō)地球直徑約是它與太陽(yáng)距離的萬(wàn)分之一。當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時(shí)怎么看待地球?有什么巧妙的方法? 3.向?qū)W生提問(wèn)。(答:采用科學(xué)抽象的方法,即不考慮物體各部分的差異,把物體簡(jiǎn)化成為沒(méi)有大小、形狀的點(diǎn),或者說(shuō)用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)代替物體。)
4.可見(jiàn),引入質(zhì)點(diǎn)是為了使物體的位置有一個(gè)確切的概念,使物體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
5.總結(jié)得出:①質(zhì)點(diǎn)的定義:用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。即沒(méi)有形狀、大小、體積而具有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)具有物體的全部質(zhì)量。②質(zhì)點(diǎn)是人們?yōu)榱耸箤?shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化而引入的理想化模型。引入理想化模型,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,盡可能把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,是物理學(xué)上經(jīng)常用到的一種研究問(wèn)題的方法──科學(xué)抽象。
6.進(jìn)一步說(shuō)明:物理學(xué)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的簡(jiǎn)化,必須從實(shí)際出發(fā),撇開(kāi)不考慮的(只能是與當(dāng)前考察無(wú)關(guān)的因素),和對(duì)當(dāng)前考察影響很小的次要因素。
討論:關(guān)于質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化的條件,一個(gè)物體能否抽象成質(zhì)點(diǎn),并不是取決于物體的形狀和體積大小,這要看具體情況而定。 ① 動(dòng)的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn)
做平動(dòng)的物體,由于物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同,可以用一個(gè)點(diǎn)代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),在這種情況下,物體的大小、形狀就無(wú)關(guān)緊要了,可以把整個(gè)物體當(dāng)質(zhì)點(diǎn)。
例如:平直公路上行駛的汽車(chē),車(chē)身上各部分的運(yùn)動(dòng)情況相同,當(dāng)我們把汽車(chē)作為一個(gè)整體來(lái)研究它的運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,就可以把汽車(chē)當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)然,假如我們需要研究汽車(chē)輪胎的運(yùn)動(dòng),由于輪胎上各部分運(yùn)動(dòng)情況不相同,那就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)了。
注意:同一物體在不同情況下有時(shí)可看質(zhì)點(diǎn),有時(shí)不可以看作質(zhì)點(diǎn),一列火車(chē)從北京開(kāi)到上海,研究火車(chē)的運(yùn)行的時(shí)間,可將火車(chē)看成質(zhì)點(diǎn),而火車(chē)過(guò)橋時(shí),計(jì)算火車(chē)過(guò)橋的時(shí)間,不可以將火車(chē)看成質(zhì)點(diǎn)。 ②有轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)為次要因素
例如:研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),可把地球看作質(zhì)點(diǎn);研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),不能把地球看作質(zhì)點(diǎn)。
③物體的形狀、大小可忽略,如:乒乓球旋轉(zhuǎn)對(duì)球的運(yùn)動(dòng)的較大的影響,運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球、擊球時(shí)都要考慮,就不能把乒乓球簡(jiǎn)單看作質(zhì)點(diǎn)。 2)參考系
1.下面我們運(yùn)用下質(zhì)點(diǎn)的概念,例子:人走動(dòng)手豎直向上拋一物體空氣的摩擦力忽略不計(jì),現(xiàn)在我們只研究該物體的行進(jìn)軌跡,那么我們可以只考慮它是一個(gè)只有質(zhì)量的點(diǎn)。
問(wèn):同學(xué)們觀察到該物體的運(yùn)行軌跡是什么?學(xué)生回答的時(shí)候黑板上畫(huà)圖描繪。 問(wèn):為什么觀察到不同的運(yùn)動(dòng)軌跡呢?答:因?yàn)橛^察者所處的位置,即觀察角度不同。
例子:教師雙手并列向前推,向?qū)W生提問(wèn):根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定義,從我的左手觀察我的右手是否運(yùn)動(dòng)了?(倆個(gè)人坐著不動(dòng),地球在運(yùn)動(dòng),坐地日行八萬(wàn)里)答:沒(méi)有。
根據(jù)我前面講的倆個(gè)例子,我們總結(jié)出:自然界的一切物體都處于永恒的運(yùn)動(dòng)中,絕對(duì)靜止的物體是不存在的;運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,又具有相對(duì)性。因此,要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),首先要選定某個(gè)其他物體作參考,觀察物體相對(duì)于這個(gè)物體的位置是否隨時(shí)間變化,以及怎樣變化。描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí),另外選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的物體,稱(chēng)為參考系。
練習(xí):平常說(shuō)的“一江春水向東流、地球的公轉(zhuǎn)、鐘表的時(shí)針在轉(zhuǎn)動(dòng)、太陽(yáng)東升西落,分別說(shuō)什么物體相對(duì)什么參考系在運(yùn)動(dòng)?
3)坐標(biāo)系
一江春水向東流,如果此時(shí)河流上有條小船,在岸上的我們要如何定量的描述小船的位置及位置的變化。(提示學(xué)生思考:描述必須能反映物體(或人)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(直線(xiàn))、運(yùn)動(dòng)方向、各點(diǎn)之間的距離等因素。)我們可以選定一個(gè)參照,在參照系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。選大地為參考系,人站的位置為原點(diǎn)O,河道近似取直線(xiàn),水流方向?yàn)閄軸正方向,設(shè)立單位長(zhǎng)度,建立直線(xiàn)坐標(biāo)系,這樣我們就可以描述小船的運(yùn)動(dòng)了。
問(wèn):如果物體在平面或三圍空間上運(yùn)動(dòng)(例如滑冰運(yùn)動(dòng)員、飛機(jī)起飛),我們應(yīng)如何建立坐標(biāo)系?
答:可以建立一個(gè)直角二維或三維坐標(biāo)系,此時(shí)可以用(x,y)或(X,Y,Z)表示物體的位置。
4. 課堂小結(jié)
1.質(zhì)點(diǎn)
(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng):一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體相對(duì)位置變化運(yùn)動(dòng)稱(chēng)之為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 (2)質(zhì)點(diǎn)的定義:用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。即沒(méi)有形狀、大小、體積而具有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)具有物體的全部質(zhì)量。
(3)質(zhì)點(diǎn)簡(jiǎn)化的條件性
①平動(dòng)的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn);
②有轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)為次要因素;
③物體的形狀、大小可忽略。 2.參考系
(1)被選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體就叫做參考系;
(2)同一個(gè)物體選擇不同的參考系,觀察結(jié)果可能會(huì)有所不同;
(3)比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)必須選擇同一參照系;
(4)參考系的選取是任意的。 3.坐標(biāo)系
(1)一維坐標(biāo);
(2)二維坐標(biāo);
(3)三維坐標(biāo); (4)要注意以下幾點(diǎn):
①坐標(biāo)系相對(duì)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。
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