日期:2022-02-17
這是質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理,是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長們參考學(xué)習(xí)。
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.掌握質(zhì)點(diǎn)的概念,能夠判斷什么樣的物體可視為質(zhì)點(diǎn)。
2.知道參考系的概念,并能判斷物體在不同參考系下的運(yùn)動(dòng)情況。
3.認(rèn)識(shí)坐標(biāo)系,并能建立坐標(biāo)系來確定物體的位置及位置變化。
4.認(rèn)清時(shí)刻與時(shí)間的區(qū)別和聯(lián)系。
5.掌握位移和路程兩個(gè)概念及他們的區(qū)別。
6.知道什么是矢量和標(biāo)量。
【自主學(xué)習(xí)】
1、質(zhì)點(diǎn):
⑴們?cè)谘芯课矬w的運(yùn)動(dòng)時(shí),在某些特定情況下,可以不考慮物體的 和 ,把它簡化為一個(gè) ,稱為質(zhì)點(diǎn)
⑵它是一種科學(xué)的抽象,一種理想化的物理模型,客觀并不存在。
2、參考系:
⑴定義:為了研究物體的運(yùn)動(dòng)而 的物體。
⑵同一個(gè)運(yùn)動(dòng),如果選不同的物體作參考系,觀察到的運(yùn)動(dòng)情況可能不相同。例如:甲、乙兩輛汽車由西向東沿同一直線,以相同的速度15m/s并列行駛著.若兩車都以路旁的樹木作參考系,則兩車都是以15m/s速度向東行駛;若甲、乙兩車互為參考系,則它們都是 的.
⑶參考系的選取原則上是任意的,但在實(shí)際問題中,以研究問題方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單為原則;研究地面上運(yùn)動(dòng)的物體,一般選取 為參考系。
3.時(shí)刻和時(shí)間間隔 時(shí)刻和時(shí)間間隔既有聯(lián)系又有區(qū)別,在表示時(shí)間的數(shù)軸上,時(shí)刻用 表示,時(shí)間間隔用 表示,時(shí)刻與物體的 相對(duì)應(yīng),表示某一瞬間;時(shí)間間隔與物體的 相對(duì)應(yīng),表示某一過程(即兩個(gè)時(shí)刻的間隔)。
注意區(qū)分時(shí)刻和時(shí)間:
如:第4s末、第5s初(也為第4s末)等指的是4s內(nèi)(0至第4s末)、第4s內(nèi)(第3s末至4s末)、第2s至第4s內(nèi)(第2s末至第4s末)等指的是 。
4.路程和位移 路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的 ,位移是用來表示物體(質(zhì)點(diǎn))的 的物理量,位移只與物體的 有關(guān),而與質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中所經(jīng)歷的 無關(guān),物體的位移可以這樣表示:從 到 作一條有向線段,有向線段的長度表示位移的 ,有向線段的方向表示位移的 。
注意區(qū)分位移和路程:
5.矢量和標(biāo)量 既有 又有 的物理量叫做矢量,只有大小沒有方向的物理量叫做 。矢量相加與標(biāo)量相加遵守不同的法則,兩個(gè)標(biāo)量相加遵從 的法則,矢量相加的法則與此不同。
知識(shí)點(diǎn)一:質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系
【思考與交流】
A級(jí)1.下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中,正確的是( )
A.質(zhì)點(diǎn)就是質(zhì)量很小的物體
B.質(zhì)點(diǎn)就是體積很小的物體
C. 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)沒有大小,所以與幾何中心的點(diǎn)沒有區(qū)別
D.如果物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題是無關(guān)緊要的因素時(shí),即可把物體看成質(zhì)點(diǎn)
2.在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)( )
A.研究某學(xué)生騎車由學(xué)校回家的速度
B.對(duì)這名學(xué)生騎車姿勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析
C.研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡
D.研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面
3. 關(guān)于參考系的選取,下列說法正確的是 ( )
A. 參考系必須選取靜止不動(dòng)的物體B. 參考系必須是和地面聯(lián)系在一起的
C. 在空中運(yùn)動(dòng)的物體不能作為參考系D. 任何物體都可以作為參考系
4.下列關(guān)于參考系的描述中,正確的是 ( )
A.參考系必須是和地面連在一起的物體
B.被研究的物體必須沿與參考系的連線運(yùn)動(dòng)
C.參考系必須是正在做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體或是相對(duì)于地面靜止的物體
D.參考系是為了研究物體的運(yùn)動(dòng)而假定為不動(dòng)的那個(gè)物體
5.兩輛汽車在平直公路上行駛,甲車內(nèi)的人看見窗外樹木向東移動(dòng),乙車內(nèi)的人發(fā)現(xiàn)甲車沒有運(yùn)動(dòng).如果以大地為參考系.上述事實(shí)說明( )
A、甲車向西運(yùn)動(dòng),乙車不動(dòng) B、乙車向西運(yùn)動(dòng),甲車不動(dòng)
C、甲車向西運(yùn)動(dòng),乙車向東運(yùn)動(dòng) D、甲,乙兩車以相同的速度都向西運(yùn)動(dòng)
6.關(guān)于坐標(biāo)系,下列說法正確的是( )
A.建立坐標(biāo)系是為了定量描寫物體的位置和位置變化
B.坐標(biāo)系都是建立在參考系上的
C.坐標(biāo)系的建立與參考系無關(guān)
D.物體在平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng),需要用平面直角坐標(biāo)系才能確定其位置
7.一物體從O點(diǎn)出發(fā),沿東偏北30度的方向運(yùn)動(dòng)10 m至A點(diǎn),然后又向正南方向運(yùn)動(dòng)5 m至B點(diǎn)。
(sin30=0.5)
(1)建立適當(dāng)坐標(biāo)系,描述出該物體的運(yùn)動(dòng)軌跡;
(2)依據(jù)建立的坐標(biāo)系,分別求出A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)。
【總結(jié)與反思】
知識(shí)點(diǎn)二:時(shí)間和位移
【思考與交流】
1.以下的計(jì)時(shí)數(shù)據(jù),指時(shí)間間隔的是( )
A.學(xué)校每天7:30準(zhǔn)時(shí)上課 B.每節(jié)課45 min
C.物理考試9:40結(jié)束 D.周末文藝晚會(huì)18:40開始
2.第5秒內(nèi)表示的是_____秒的時(shí)間,第5秒末和第6秒初表示的是__________時(shí)刻,5秒內(nèi)和第5秒內(nèi)表示的是___________的時(shí)間。
3.下列關(guān)于位移和路程的說法,正確的是( )
A.位移和路程總是大小相等,但位移是矢量,路程是標(biāo)量
B.位移是描述直線運(yùn)動(dòng)的,路程是描述曲線運(yùn)動(dòng)的
C.位移只取決于始末位置,而路程還與實(shí)際運(yùn)動(dòng)的路線有關(guān)
D.物體的路程總大于或等于位移的大小
4.以下說法中正確的是 ( )
A、兩個(gè)物體通過的路程相同,則它們的位移大小也一定相同。
B、兩個(gè)物體通過的路程不相同,但位移的大小和方向可能都相同。
C、一個(gè)物體在某一方向運(yùn)動(dòng)中,其位移大小可能大于所通過的路程。
D、如物體做單一方向的直線運(yùn)動(dòng),位移的大小就等于路程。
5.關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的位移和路程,下列說法正確的是 ()
A.位移是矢量,位移的方向即質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向
B.路程是標(biāo)量,路程即位移的大小
C.質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí),路程等于位移的大小
D.位移大小不會(huì)比路程大
6.下列關(guān)于矢量(位移)和標(biāo)量(溫度)的說法中,正確的是( )
A.兩運(yùn)動(dòng)物體的位移大小均為30 m,這兩個(gè)位移不一定相同
B.做直線運(yùn)動(dòng)的兩物體的位移X甲=3 m,X乙=-5 m,則X甲X乙
C.溫度計(jì)讀數(shù)有正有負(fù),其正負(fù)號(hào)表示方向
D.溫度計(jì)讀數(shù)的正負(fù)號(hào)表示溫度高低,不能說表示方向
【總結(jié)與反思】
【基礎(chǔ)訓(xùn)練】
1.下列情況中的物體,可以看作質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.研究地球的自轉(zhuǎn) B.研究旋轉(zhuǎn)中的乒乓球
C. 研究花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員 D. 研究從斜面上下滑的物體
2.如圖所示,一物體沿3條不同的路徑由A運(yùn)動(dòng)到B,則沿哪條路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移較大( )
A.沿1較大
B.沿2較大
C.沿3較大
D.都一樣大
3.甲、乙、丙三個(gè)觀察者,同時(shí)觀察一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。甲說:它在做勻速運(yùn)動(dòng)。乙說:它是靜止的。丙說:它在做加速運(yùn)動(dòng)。這三個(gè)人的說法( )
A、在任何情況下都不對(duì)B、三個(gè)中總有一人或兩人是講錯(cuò)的
C、如果選擇同一參照系,那么三人的說法就都對(duì)了
D、如果各自選擇自己的參照系,那么三人的說法就都對(duì)了
4.對(duì)位移和路程的正確說法是( )
A.位移是矢量,位移的方向即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向。B.路程是標(biāo)量,即位移的大小
C.質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng),路程等于位移的'大小D.質(zhì)點(diǎn)位移的大小不會(huì)比路程大
5.關(guān)于時(shí)間與時(shí)刻,下列說法正確的是( )
A.作息時(shí)間表上標(biāo)出上午8:00開始上課,這里的8:00指的是時(shí)間
B.上午第一節(jié)課從8:00到8:45,這里指的是時(shí)間
C.電臺(tái)報(bào)時(shí)時(shí)說:現(xiàn)在是北京時(shí)間8點(diǎn)整,這里實(shí)際上指的是時(shí)刻
D.在有些情況下,時(shí)間就是時(shí)刻,時(shí)刻就是時(shí)間
6、在研究下列哪些運(yùn)動(dòng)時(shí),指定的物體可以看作質(zhì)點(diǎn) ( )
A.從廣州到北京運(yùn)行中的火車 B.研究車輪自轉(zhuǎn)情況時(shí)的車輪.
C.研究地球繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)的地球 D.研究地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的地球
7.從高為5 m處以某一初速度豎直向下拋出一個(gè)小球,在與地面相碰后彈起,上升到高為2 m處被接住,則這一段過程中( )
A.小球的位移為3 m,方向豎直向下,路程為7 m
B.小球的位移為7 m,方向豎直向上,路程為7 m
C.小球的位移為3 m,方向豎直向下,路程為3 m
D.小球的位移為7 m,方向豎直向上,路程為3 m
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.認(rèn)識(shí)建立質(zhì)點(diǎn)模型的意義和方法能根據(jù)具體情況將物體簡化為質(zhì)點(diǎn),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。
2.理解參考系的選取在物理中的作用,會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選定參考系。
3.認(rèn)識(shí)一維直線坐標(biāo)系,掌握坐標(biāo)系的簡單應(yīng)用。
二、過程與方法
1.體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用,初步掌握科學(xué)抽象理想化模型的方法。
2.通過參考系的學(xué)習(xí),知道從不同角度研究問題的方法。
3.體會(huì)用坐標(biāo)方法描述物體位置的優(yōu)越性。
三、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)生熱愛自然、勇于探索的精神。
2.滲透抓住主要因素,忽略次要因素的哲學(xué)思想。
3.滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.理解質(zhì)點(diǎn)概念以及初步建立質(zhì)點(diǎn)要點(diǎn)所采用的抽象思維方法。
2.在研究具體問題時(shí),如何選取參考系。
3.如何用數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸與實(shí)際的物理情景結(jié)合起來建立坐標(biāo)系。
【教學(xué)難點(diǎn)】
在什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。
【教學(xué)過程】
導(dǎo)入
我們知道宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)著,機(jī)械運(yùn)動(dòng)是最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)形式,那么什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)呢?請(qǐng)列舉幾個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的例子。
機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡稱運(yùn)動(dòng),指物體與物體間或物體的一部分和另一部分間相對(duì)位置隨時(shí)間發(fā)生改變的過程。
新課教學(xué)
一、物體和質(zhì)點(diǎn)
問題:選擇以上一個(gè)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)(例如鳥的飛行),我們?nèi)绾蚊枋鏊?/p>
引導(dǎo)學(xué)生分析:
1.描述起來有什么困難?
2.我們能不能把它當(dāng)作一個(gè)點(diǎn)來處理?
3.在什么條件下可以把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理?
小結(jié)
1.只有質(zhì)量,沒有形狀和大小的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。
2.質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象,一一種理想化的模型,這種忽略次要因素、突出主要因素(質(zhì)量)的處理方法是一種非常重要的科學(xué)研究方法。
3.一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn),取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計(jì),而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無關(guān)。
4.一個(gè)物體能否被看成質(zhì)點(diǎn),取決于所研究的問題的性質(zhì),同一個(gè)物體在不同的問題中,有的能被看作質(zhì)點(diǎn),有的卻不能被看成質(zhì)點(diǎn)。
學(xué)生討論:
1.是不是只有很小的物體才能看作質(zhì)點(diǎn)?
2.地球的自轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪能否被看作質(zhì)點(diǎn)?
3.物理中的“質(zhì)點(diǎn)”和幾何中的點(diǎn)有什么相同和不同之處?
二、參考系
導(dǎo)入
坐在教室里的同學(xué)看到其他同學(xué)都是靜止的,卻不知道他們都在繞著太陽在高速運(yùn)動(dòng)
著,這里面蘊(yùn)含了什么問題呢?
學(xué)生活動(dòng)
讓學(xué)生觀察圖1.1-3和1.1-4,閱讀圖右文字,回答以下問題
1.得出什么結(jié)論?
2.就圖1.1-4能否提出一些問題?(例如為什么跳傘者總是在飛機(jī)的正下方)
目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和提取有用知識(shí)的能力。
小結(jié)
1.參考系是參照物的科學(xué)名稱,是假定不動(dòng)的物體。
2.運(yùn)動(dòng)和靜止都是相對(duì)的。
3.參考系的選擇是任意的,一般選擇地面或相對(duì)地面靜止的物體。
學(xué)生討論:
1.小小竹排江中游,巍巍青山兩岸走
2.月亮在蓮花般的云朵里穿行
3.坐地日行八萬里,巡天遙看一千河
在上述三例中,各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)分別是以什么物體為參考系的。
三、坐標(biāo)系
創(chuàng)設(shè)實(shí)例:從一中到冶浦橋的公交車或劉翔的110m欄。
提出問題:怎樣定量(準(zhǔn)確)地描述車或劉翔所在的位置。
教師提示:你的描述必須能反映物體(或人)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(直線)、運(yùn)動(dòng)方向、各點(diǎn)之間的
距離等因素。
教師總結(jié)
1.為了定量描述物體的位置隨時(shí)間的變化規(guī)律,我們可以在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,這個(gè)坐標(biāo)系應(yīng)該包含原點(diǎn)、正方向和單位長度。
2.對(duì)于質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng),一般選取質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為坐標(biāo)軸,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向,選取計(jì)時(shí)起點(diǎn)為坐標(biāo)軸的原點(diǎn)。單位長度的選定要根據(jù)具體情況。
3.位置的表示方法,例:x=5m。
學(xué)生討論:如果物體在平面上運(yùn)動(dòng)(例如滑冰運(yùn)動(dòng)員),我們應(yīng)如何建立坐標(biāo)系?小結(jié)可以建立一個(gè)直角坐標(biāo)系,此時(shí)可以用(x,y)表示物體的位置。
以上為《質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系》教案,本節(jié)課對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的物理知識(shí)有鋪墊作用,因此在學(xué)習(xí)本節(jié)課程時(shí),學(xué)生可結(jié)合適當(dāng)練習(xí)題進(jìn)行掌握。
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,在過程中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生在解決問題的過程中,經(jīng)歷從物理現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)這一物理模型的過程,從而真正理解質(zhì)點(diǎn)及其研究方法。要通過問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)
(1)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,可以用有向線段來表示;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。
(3)通過經(jīng)歷從物理現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)模型的過程,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。
(4)通過對(duì)位移和位移——時(shí)間圖象的學(xué)習(xí),體會(huì)數(shù)學(xué)在研究物理問題中的重要性。
(5)通過同學(xué)之間的交流討論,感受合作學(xué)習(xí)的快樂;通過對(duì)新知識(shí)的研究,激發(fā)探索未知世界的樂趣。
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)
(一)位移的教學(xué)
1、位移概念的引入
教師在引導(dǎo)學(xué)生簡要復(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)我們就必須來研究如何描述物體位置的變化。為簡單起見,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,通過對(duì)實(shí)例的討論說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來表示。位移的大小等于起點(diǎn)至終點(diǎn)的直線距離,位移的方向從起點(diǎn)指向終點(diǎn)。
2、位移的表述
(1)文字表述
教師:(用PPT幻燈片打出)有一點(diǎn)P在水平面上沿直線先向東后向西運(yùn)動(dòng),在該直線上建有由西向東的一維坐標(biāo)系,若測得在各個(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、路程無法確定,因?yàn)辄c(diǎn)P在2—4秒之間的某時(shí)刻返回,開始返回的時(shí)刻和位置我們不知道;第3秒內(nèi)的位移是4m向東、路程無法確定;6秒內(nèi)的位移是2m向西、路程無法確定;第6秒內(nèi)的位移是11m向西、路程是11m。
預(yù)測:學(xué)生對(duì)該問題的思考最可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是:A.對(duì)運(yùn)動(dòng)過程可能發(fā)生的情況沒有進(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.沒有指出位移的方向。
因此,在學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果的過程中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題所給出的信息,在坐標(biāo)軸上畫出點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)過程的示意圖,對(duì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)過程進(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。
(2)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)生寫出當(dāng)物體在一直線上運(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生簡介標(biāo)量、矢量的概念
4、位移——時(shí)間圖象
教師向?qū)W生說明: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)問題呢?通過對(duì)下面一系列問題的思考,看看能否給我們一些啟示。
教師用PPT打出如下問題讓學(xué)生思考并按學(xué)習(xí)小組討論:
問題1、一列長度為L1的火車以速度V做勻速直線運(yùn)動(dòng),求(1)它在時(shí)間t內(nèi)所發(fā)生的位移;(2)它經(jīng)過一長為L2的橋時(shí)所需要的時(shí)間。
問題2、如圖1所示,一半徑為r的園盤,其圓心在半徑為R的圓周上運(yùn)動(dòng),AB為園盤上的一條直徑,在運(yùn)動(dòng)過程中方向保持不變,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和園盤心三點(diǎn)的位移大小和方向。
問題3、在上題中,如果在園盤的圓心繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了1/4圓周的同時(shí),園盤自轉(zhuǎn)了90°(如圖2所示),求在這段時(shí)間內(nèi),A、B和園盤心三點(diǎn)的位移大小,已知r=1m,R=2m。
問題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 和園盤心三點(diǎn)的位移大小。)
教師讓學(xué)生匯報(bào)對(duì)上述問題的思考結(jié)果,并肯定學(xué)生的回答,同時(shí)把正確的結(jié)果寫在各個(gè)問題后面用PPT打出。
預(yù)測:通過對(duì)上述問題的思考可以讓學(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)帶來差異,但這種差異對(duì)所研究的問題影響不大,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:園盤的圓心繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了1/6圓周的同時(shí),園盤自轉(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:學(xué)生將從上述第4題的結(jié)果中受到啟發(fā),去計(jì)算園盤心的位移,以此做為A點(diǎn)位移的估計(jì)值,從而避開了繁難的計(jì)算,感受到了把園盤當(dāng)作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來研究的這種方法的簡潔。
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):它抓住了影響問題的主要因素,忽略了一些無關(guān)的或者次要的因素,不僅使研究的問題簡化,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:既然把物體看成質(zhì)點(diǎn)能簡化對(duì)問題的研究,那么在什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)呢?讓學(xué)生通過反思上述問題和學(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)所研究的問題沒有影響(如第1題中第(1)小題、第2題的情況)或影響很小(如第4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)具體的問題來定。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)生思考討論如下問題:
問題1、在研究地球繞太陽的公轉(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,地球和太陽之間的距離約為1.5×108km)
問題2、在研究一列火車從北京開往上海的運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí),能否把火車看成質(zhì)點(diǎn)?
問題3、自行車能否看成質(zhì)點(diǎn)?
(三)、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)問題出發(fā),引入位移的概念,闡述位移的矢量性、過程性、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,再從如何研究一個(gè)實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)問題出發(fā),通過對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)的一系列問題的思考討論,經(jīng)歷從具體現(xiàn)象中抽象出質(zhì)點(diǎn)概念的過程,體驗(yàn)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用;最后通過對(duì)一系列問題的反思研究把實(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、三維目標(biāo)
1.知識(shí)與技能: 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。
2.過程與方法: 體會(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。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀: 熱愛自然,關(guān)心科技,正確方法,科學(xué)態(tài)度。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):質(zhì)點(diǎn)概念的理解,
難點(diǎn):什么情況下可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)。 質(zhì)點(diǎn) 知道了物體運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性之后,我們?cè)賮硌芯课矬w相對(duì)于參考系的運(yùn)動(dòng)情況。還是看剛才的三幅圖。
在地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的圖片中,地球在繞太陽公轉(zhuǎn),注意地球同時(shí)又在自轉(zhuǎn),所以地球的各部分離太陽的遠(yuǎn)近在不斷變化,可見要準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng),并不是一件容易的事。
分析: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。 地球是一個(gè)龐然大物,直徑約為12800km,與太陽相距1.5×108km,也就是說地球直徑約是它與太陽距離的萬分之一。
學(xué)生:因此,研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),由于地球的大小而引起的地球各個(gè)部分的差異很小,可以忽略不計(jì),也就是說可以忽略地球的大小,把它視為一個(gè)點(diǎn)。 忽略地球的大小和形狀把地球看作一個(gè)點(diǎn)時(shí),能夠忽略地球質(zhì)量嗎?(質(zhì)量是物體的固有屬性)
剛才,同學(xué)們其實(shí)已經(jīng)做了一件偉大的事,什么偉大的事呢,在研究某一問題時(shí),對(duì)結(jié)果影響非常小的因素把它忽略掉,突出研究對(duì)象的主要方面,這是一種科學(xué)抽象,物理學(xué)中稱之為物理模型。例如,剛才研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)把地球本身的大小、形狀忽略不計(jì),突出地球具有質(zhì)量,而把地球簡化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)就是建立了物理模型,物理學(xué)中稱這種不考慮物體的大小和形狀,而突出物體具有質(zhì)量的點(diǎn),稱為質(zhì)點(diǎn)。于是,對(duì)實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的描述就轉(zhuǎn)化為對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述。
那么,如果研究地球自轉(zhuǎn),考查地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),還可以把地球看作質(zhì)點(diǎn)嗎?為什么?不能,因?yàn)榈厍蛏细鼽c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不一樣。 又如,研究火車在沿平直軌道運(yùn)動(dòng)時(shí),可以把火車看作質(zhì)點(diǎn)嗎?研究火車過橋呢?研究火車車輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況呢?這些情況下能把火車看作質(zhì)點(diǎn)嗎?
那么什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)又有哪些特征?
1.一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn),取決于它的大小和形狀在所研究問題中是否可以忽略不計(jì),而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無關(guān)。
2.一個(gè)物體能否被看作質(zhì)點(diǎn),取決于所研究問題的性質(zhì),即使是同一個(gè)物體,在研究的問題不同時(shí),有的情況下可以看作質(zhì)點(diǎn),而有的情況可能不可以看作質(zhì)點(diǎn)。
3.質(zhì)點(diǎn)是沒有大小,沒有形狀,具有物體全部質(zhì)量的點(diǎn)。
4.質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象,是一種理想化的模型。
思考:
下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中,正確的是( C )
A.體積很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)
B.質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)
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(shí),就可以看成質(zhì)點(diǎn)
D.只有低速運(yùn)動(dòng)的物體才可看成質(zhì)點(diǎn),高速運(yùn)動(dòng)的物體不可看作質(zhì)點(diǎn)
2.在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)( A C ) 研究某學(xué)生騎車回校的速度 對(duì)這位學(xué)生騎車姿勢(shì)進(jìn)行生理學(xué)分析 研究火星探測器從地球到火星的飛行軌跡 研究火星探測器降落火星后如何探測火星的表面
3.在以下的哪些情況中可將物體看成質(zhì)點(diǎn)在處理( B D )
A.研究一端固定可繞該端轉(zhuǎn)動(dòng)的木桿的運(yùn)動(dòng)時(shí),此桿可作為質(zhì)點(diǎn)來處理
B.在大海中航行的船要確定它在大海中的位置,可以把它當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)來處理
C.研究雜技演員在走鋼絲的表演時(shí),雜技演員可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理
D.研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí),地球可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理。
課堂小結(jié): 知識(shí)整理:質(zhì)點(diǎn) 研究方法 抓住實(shí)際物理現(xiàn)象的主要因素,忽略次要因素,排除非本質(zhì)因素的干擾,突出反映事物的本質(zhì)特征,從而使物理現(xiàn)象或過程得到簡化,建立物理模型,這就是我們必須掌握的科學(xué)研究方法——科學(xué)抽象。
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