1.1认识运动 教案 (1)

1.1认识运动
教案
一、教学目标(三维目标)
知识与技能[
1.认识建立质点模型的意义和方法能根据具体情况将物体简化为质点,知道它是一种科学的抽象,知道科学抽象是一种普遍的研究方法。
2.理解参考系的选取在物理中的作用,会根据实际情况选定参考系。
3.通过实例理解参考系,知道参考系的概念及运动的关系,会用坐标系描述物体的位置。
过程与方法
1.
体会物理模型在探索自然规律中的作用,初步掌握科学抽象理想化模型的方法。让学生将生活实际与物理概念相联系,通过具体矢量引出质点的这个理想化的模型,通过几个具体的例子让学生自主讨论,在讨论与交流中自主升华为物理中的概念。
2.
通过参考系的学习,知道从不同角度研究问题的方法,让学生从熟悉的常见现象和已有的生活经验出发,体验不同参考系中运动的相对性,揭示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性,促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯,提高学生自主获取知识的能力。
3.
体会用坐标方法描述物体位置的优越性,可用不同方法设计实验并体会比较,增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力。
情感态度与价值观
1.
认识运动是宇宙中的普遍现象,运动和静止的相对性。培养学生热爱自然,关心科技发展、勇于探索的精神。
2.
通过质点概念和参考系的学习,体会物理规律与生活的联系。
3.
渗透抓住主要因素,忽略次要因素的哲学思想。
4.
渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想,帮助学生建立辩证唯物主义的世界观。
5.
通过本节的学习,激发学生学习高中物理课程的兴趣。
学情分析
高一是承上启下的一年,是成绩分化的分水岭,成绩往往形成两极分化:行则扶摇直上,不行则每况愈下。高一的学生,大部分都在十六七岁,这是一个脆弱且敏感的年龄,介于成人与孩子之间,心理和生理都在经历着巨大的变化.
重点难点
重点:1、理解质点的概念
2、从实例中体会参考系的重要性
难点:1、理解质点的概念
2、什么情况下可以把物体看成质点。
教学过程
活动1【导入】（一）课题引入
说起运动,大家是再熟悉不过了,我们知道“生命在于运动”,宇宙中的一切物体都在不停地运动,无论是巨大的天体还是微小的原子,分子等等。运动和我们的生活息息相关。古希腊杰出的哲学家、科学家、圣贤——亚里士多德曾说过“不了解运动,就不了解自然”。可见了解运动的重要性。那么我们要研究运动首先要了解应该怎样描述运动。
提问]1.观看一段反映物体运动的动画,然后思考问题。
雄鹰在空中翱翔,足球在绿茵场上飞滚,连静静的山川也在“坐地日行八万里”……,宇宙中的一切物体都在不停地运动,运动是宇宙间永恒的主题,也是日常生活中常见的现象,诗人可以用“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,来描绘气势磅礴的瀑布,
画家也可以用美丽的画笔描绘出动感十足的情景,
那么作为我们未来的科学家,我们怎样描绘物体的运动
2、请几位同学来谈一谈我们常见的运动。
生活实例引入:
汽车在马路上飞驰
江水咆哮地奔向远方
3、大家来总结一下什么叫做运动呢
[板书]
总结:
机械运动:一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动
机械运动:物体在空间中所处的位置发生变化的运动称之为机械运动
这样我们就知道了,运动是一个与时间和空间都有关的物理量,我们要研究运动,首先要从几个基本的概念入手。
活动2【讲授】（二）新授内容
1.参考系
参考系是研究机械运动的标准,要研究一个物体的运动,首先必须选取参考系。
师:平时我们说的树木、房屋时静止的。行驶的汽车是运动的,这时以地面作为标准来说的。坐在行驶的火车里的乘客,认为自己是静止的,而在车厢里走动的乘务员在运动,是还认为路旁的树木在向后倒退,这些都是以车厢作为标准来说的。在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的物体——参考系。
(1)要描述一个物体的运动,就必须选择另外一个物体作为标准,这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系,就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参照物中去观察物体的运动。
关于机械运动,同学们肯定有许多的看法,下面我们一起来围绕几个常见的场景进行讨论。
(1)坐火车旅行图片(2)飞机投弹图片(3)地球绕太阳转动图片
请同学们设想一下,你和一位同伴正坐在这辆火车上,铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景,而同伴认为你是怎样的。
地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况,而飞机驾驶员看跳伞运动员是怎样下落的。
地球在绕太阳转动,而我们却没感觉到这又是为什么。
虽然说物体的运动是永恒的,但在描述某一物体的位置随时间的变化,却又总是相对于其它物体而言的,这便是运动的相对性。---看来,要描述一个物体的运动即位置随时间的变化,首先要选定“某个其它物体”做参考,然后再观察研究对象相对于这个选定物体的位置是否随时间变化以及怎样变化。象以上分析的,用来做参考的物体称为参考系。
(2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动,观察的结果可能会有所不同。
(3)
由于运动描述的相对性,凡是提到运动,都应该弄清楚它是相对哪个参考系而言的,要比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系,比较才有意义!参考系选择得当就会使问题研]究变的简洁、方便!比如,一个星际火箭在刚发射时,主要研究它相对于地面的运动,所以把地球选作参考系,但是,当火箭进入绕太阳运行的轨道时,为了研究的方便,便将太阳选作参考系。
(4)在运动学中,参考系的选取是任意的,但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时,通常
以地面为参考系。例如,描述地面上物体的运动时,通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。
[提问]1、歌词“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”这其中分别描述了两种运动的情景,那么它们分别以什么为参考系。(河岸、竹排)
2、诗句“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”其中现象,分别以什么为参照系 (人,地面)
活动3【活动】讨论与交流
讨论与交流
展示以下问题:下列描述中隐含的参考系是什么
小小竹排江中游,巍巍青山两岸走。
月亮在白莲花般的云朵里穿行。
坐在美丽的校园里学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”时,我们感觉是静止不动。这与诗句里的描述是否矛盾 说明理由。
敦煌曲子词中有这样的诗句:“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么
参考答案:
河岸
竹排
云朵
地面
地心
人随地球一起围绕地轴自转,而且地球赤道周长大约是s=4.0×104km,即大约为八万里
这两种现象是由于选取参考系不同造成的。第一种现象是以人为参考系,人看到远处的山向人靠近;第二种现象是以地面为参考系,山是静止的,船在行驶。
活动4【活动】课堂探究
一跳伞运动员在下落的过程中,看到身旁的直升机在向上运动,则直升机相对于地面的运动情况是怎么样的
参考答案:
跳伞运动员在下落过程中,看身旁的直升机在向上运动,是以自己作为参考系,即以跳伞运动员为标准,他们间的距离在不断增大。如果以地面为参考系,这种情况的出现有几种可能性:(1)直升机静止在空中不动;(2)直升机向上升:(3)直升机下落,但速度比跳伞运动员慢。以上三种情况都能使跳伞运动员与直升机间的距离不断增大。因此,跳伞运动员无法根据自己看到的现象来判断直升机相对于地面的运动情况。
师:参考系的可以任意选择吗
说明:为了确定物体的位置和描述物体的运动而被选作参考的物体或物体系叫做参考系。如果物体相对于参考系的位置在变化,则表明物体相对于该参考系在运动;如果物体相对于参考系的位置不变,则表明物体相对于该参考系是静止的。同一物体相对于不同参考系,运动的状态可以不同。在运动学中,参考系的选择可以是任意的。研究和描述物体运动,只有在选定参考系才能进行。如何选择参考系,必须从具体的情况来考虑。例如,一个星际火箭在刚发射时,主要研究它相对于地面的运动,所以把地球作为参考系。但是当火箭进入绕太阳运行的轨道时,为了研究方便,便将太阳选作参考系。为了研究物体在地面上的运动,选地球作为参考系最方便,例如,观察坐在飞机里的乘客,若以飞机为参考系来看,乘客是静止的;若以地面为参考系来看,乘客是在运动。因此,选择参考系是研究问题的关键之一。
让学生小结:
1、运动和静止都是相对于参考系的。
2、参考系的选取是任意的。
3、选择不同的参考系,观察的结果可能不一样,也可能一样。
4、选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便。
5、比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系才有意义。
活动5【讲授】质点
2.质点
研究物体的运动,第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状,在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的,所以要详细描述物体的位置及其变化,并不是一件简单的事情。
知道了物体运动的相对性之后,我们再来研究物体相对于参考系的运动情况。
在地球绕太阳转动的图片中,地球在绕太阳公转,注意地球同时又在自转,所以地球的各部分离太阳的远近在不断变化,可见要准确地描述物体的运动,并不是一件容易的事。
分析:当我们讨论地球的公转时怎么看待地球 有什么巧妙的方法。
地球是一个庞然大物,直径约为12800km,与太阳相距1.5×108km,也就是说地球直径约是它与太阳距离的万分之一。
学生:因此,研究地球公转时,由于地球的大小而引起的地球各个部分的差异很小,可以忽略不计,也就是说可以忽略地球的大小,把它视为一个点。
忽略地球的大小和形状把地球看作一个点时,能够忽略地球质量吗 (质量是物体的固有属性)
刚才,同学们其实已经做了一件伟大的事,什么伟大的事呢,在研究某一问题时,对结果影响非常小的因素把它忽略掉,突出研究对象的主要方面,这是一种科学抽象,物理学中称之为物理模型。例如,刚才研究地球公转时把地球本身的大小、形状忽略不计,突出地球具有质量,而把地球简化为一个有质量的点就是建立了物理模型,物理学中称这种不考虑物体的大小和形状,而突出物体具有质量的点,称为质点。于是,对实际物体运动的描述就转化为对质点运动的描述。
那么,如果研究地球自转,考查地球上各点的运动,还可以把地球看作质点吗 为什么 不能,因为地球上各点的运动情况不一样。
又如,研究火车在沿平直轨道运动时,可以把火车看作质点吗 研究火车过桥呢 研究火车车轮上各点的运动情况呢 这些情况下能把火车看作质点吗
那么什么情况下可以把物体看作质点,质点又有哪些特征
[提问]是不是所有的问题都能把物体看成质点来分析呢 在上面的问题中,如果要研究客车通过一条短桥的运动过程,能不能把它看成质点 (类似的情况:运动员在研究各种旋转球的打法时要考虑乒乓球的形状和大小
[分析]显然答案是否定的,这样我们就知道,物体能否看成质点是有条件的。
(3)将物体看成质点的条件:
一个物体能否抽象成质点,并不是取决于物体的形状和体积大小,这要看具体情况而定。
①平动的物体一般可以看作质点
做平动的物体,由于物体上各点的运动情况相同,可以用一个点代表整个物体的运动,在这种情况下,物体的大小、形状就无关紧要了,可以把整个物体当质点。
例如:平直公路上行驶的汽车,车身上各部分的运动情况相同,当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候,就可以把汽车当作质点。当然,假如我们需要研究汽车轮胎的运动,由于轮胎上各部分运动情况不相同,那就不能把它看作质点了。
要注意的是:同一物体在不同情况下有时可看质点,有时不可以看作质点,一列火车从北京开到上海,研究火车的运行的时间,可将火车看成质点,而火车过桥时,计算火车过桥的时间,不可以将火车看成质点。
②有转动但转动为次要因素
例如:研究地球公转时,可把地球看作质点;研究地球自转时,不能把地球看质点。③物体的形状、大小可忽略
再如:乒乓球旋转对球的运动的较大的影响,运动员在发球、击球时都要考虑,就不能把乒乓球简单看作质点。
[小结]
1、质点是一种科学抽象,是一种理想化的模型。
2、
质点是对实际物体的近似,则也是物理学中常用的一种重要的研究方法。
3、
一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。
4、一个物体能否被看作质点,取决于所研究问题的性质,即使是同一个物体,在研究的问题不同有的情况下可以看作质点,而有的情况可能不可以看作质点。
活动6【导入】引入
[引入]研究物体运动的过程中,我们经常需要准确描述物体所在的位置,地理上用纬度和经度来确定,而在生活中,军事上,大地测量等领域,常采用全球卫星定位系统(GPS)来确定方位。
要准确的描述物体的位置及位置
的变化,需要建立坐标系。在高一物理里研究的主要是物体在一维空间里的运动,即沿一条直线运动,只需要建立直线坐标系就能确定物体的位置。今后我们还将涉及到二维和三维的问题,现在我们重点来认识直线坐标系。
活动7【讲授】坐标系
(三)坐标系
如果一个可以看作质点的物体沿直线运动,怎样定量描述物体的位置变化呢
为了定量地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,如果物体在一维空间运动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能准确表达物体的位置;如果物体在二维空间运动,即在同一平面运动,就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置;当物体在三维空间运动时,则需要建立三维坐标系。
其三要素是:原点、正方向和单位长度。
例1:如图所示,桌面离地面的高度是0.8m,坐标系原点定在桌面上,设竖直向下为坐标轴的正方向,A、B离地面的高度分别是1.3m、0.4m,问A、B的坐标应该是多少
例2:如图所示,一辆汽车从市民广场的钟楼出发沿人民路驶向孩儿巷和更俗剧场方向,我们怎样描述汽车的位置随时间的变化