1.1 《质点 参考系》— 【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教学设计

第一章
运动的描述
第1节
质点
参考系
安徽省临泉第一中学
郭雪鹏
教学内容分析
《质点
参考系》是《普通高中物理课程标准(2017年版)》必修课程1模块中“机械运动与物理模型”主题下的内容，课程标准的要求为：经历质点模型的建构过程，了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。《普通高中物理课程标准(2017版)解读》对该内容的解读为：应该通过具体情境的分析来建立质点的概念。学生在建构质点模型的过程中，不仅要知道质点的含义，还要知道建构这个模型的必要性，体会到它既给研究带来方便又使研究变得更加严谨。在了解物体抽象为质点的条件时，应该认识到这是由问题决定的，同样的情境、问题不同，则物体能否被视为质点的判断也不同。将具体的物理对象或过程抽象为物理模型，是物理学的重要研究方法，也是课程基础性的体现。体会建构物理模型的思维方式、认识物理模型在探索自然规律的作用，不是仅凭质点模型就能完成的，需要不断地深入探索。
质点模型是学生进入高中学习的第一个物理模型，第一次接触了解物理学的研究方法——抽象简化，抓住问题的关键因素、本质因素，忽略次要因素、非本质因素。通过质点模型的学习，认识到实际物体的运动直接研究会遇到很多困难，物理学的研究需要巧妙的科学方法。
学情分析
经历初中阶段对物理课程的学习，学生通过实际生活经验，对运动现象有足够丰富的了解，能够举出很多运动的实例。但学生的了解停留于表面现象，止于具体的案例，没有认识到运动的本质是物体空间位置在随时间变化。需要通过大量的案例分析所有运动现象都具有的共同特点，要指导学生认识到物体的大小、形状、颜色、味道、材质等都不是运动的本质，通过层层分析，经历科学思维过程、总结提炼初运动的共同特点。学生对物理学的研究方法了解不深，要设置具体案例认识到研究一个实际物体的运动是很复杂的，教师指导学生学习物理学抽象简化的思维方法，通过质点模型的建立过程了解物理学的研究方法，分析具体实例判断出将物体视为质点的条件，提升学生建立物理模型的能力。
教学目标
学生通过分析运动实例，总结出运动是物体的空间位置随时间变化。
学生经历质点模型的建构过程，了解质点的含义，能在特定实际情境中将物体抽象为质点。
学生通过案例分析明确参考系的概念，理解运动的相对性及参考系的选取原则。
教学重难点
教学重点：
质点的概念及初步建立质点概念所采用的抽象简化科学思维方法。
参考系的概念及运动的相对性
教学难点：在特定情境中将物体抽象为质点和判断出运动物体所选择的参考系
教学方法：讲授法、探究法、实验法
教学过程
环节
情境
问题
教师活动
学生活动
设计意图
图片导入
展示火箭发射、过山车、鲸鱼跃出海面、水滴下落、行人骑电动车等动态图片
图中的物体在运动吗？
展示图片，提出问题：火箭、过山车、水滴、行人在运动吗？
观察图片，思考并回答问题：它们都在运动
通过学生熟悉的生活实例引入运动概念
思考讨论
你能举出更多的运动实例吗？
展示问题：生活中还有哪些运动的物体？
思考并回答问题：教室中的风扇叶轮转动在运动、马路上行驶的公交车在运动
引导学生思考生活中的运动现象，将物理紧密联系生活实际
小狗在草地上奔跑；信鸽在天空中翱翔
运动的物体有何共同特点？试着总结。
展现小狗在草地奔跑和信鸽在天空飞翔的动态图片。提出问题：对每一个运动现象单独研究是不现实的，要归纳总结运动的本质特征。观察并思考各种运动现象，它们有何共同特点。它们的形状、大小、颜色、材料、味道等都相同吗？
学生观察两幅运动现象，思考并回答问题：运动物体的形状、大小、颜色都一般不会都相同，但运动物体的空间位置均发生变化。
让学生思考，提炼总结运动的本质特征，发展学生科学思维能力
演示
实验
物理课代表站在教室讲台上某确定位置，双脚不动。蹲下、起身、蹲下、起身。
物理课代表运动了吗？
安排物理课代表按照要求蹲下、起身，蹲下，起身。提出问题：物理课代表运动了吗？说说你的依据。
认真观察演示实验，思考并回答提出的问题：物理课代表发生了运动。其位置发生了变化。
通过实验发展学生的物理学习兴趣，通过活动说明实际物体运动很复杂。
问题
讨论
课代表站在地面上，位置没有变化。如何评价这种观点？
展现不同的观点：人站在地面上，位置没有随时间变化，故人没有发生机械运动。
引导学生分析认为“人的位置没有变化”观察的是人的脚；认为人运动了，头部位置变化了。
学生思考第二种观点，脚部位置没有变化，头部，躯干位置发生了变化。
产生矛盾，引发学生思考，“人是否运动”含义不明确，实际物体有大小、形状，为研究运动带来困难，为引入质点概念铺垫。
思考
讨论
从阜阳火车站开往北京西站的K148列车全长约为485m，阜阳到北京西站全程约855km.
研究列车到北京西站运动的时间，列车的长度要考虑吗？车轮的转动要考虑吗？车上飘动的旗帜要分析吗？
展现幻灯片，描述列车从阜阳到火车站到北京西站的运动情境。提出问题：计算从阜阳到北京西站的时间，告诉列车的速率，如何计算运动时间？
观察分析车长数据和路程数据，回答问题：运动时间等于855km除以列车的速度。列车长度不需要计算。
通过数据对比，得到列车大小可以忽略，建立质点概念.
归纳
总结
分析列车运动情境，抽象概括
什么是质点？实际生活中存在质点吗？
归纳质点的含义，板书：
质点：①忽略大小、形状，保留质量。②理想化模型；讲解抽象与简化的物理学思维方法
记录课堂笔记：质点是一种理想化物理模型，实际不存在。
抽象概括，将实际物体简化为质点，让学生初步了解物理学思维方法
问题
讨论
列车从阜阳开到北京西站
物体能被视作质点的条件是什么？
展现问题，引导学生分析实际物体能被视为质点的条件：
研究K148列车从阜阳到北京西站的运动时间，列车能被视为质点吗？
研究列车通过一座120m长的大桥时间，列车可被视为质点吗？
思考回答问题：问题1中列车能被视为质点；问题2中大桥的长度不能忽略，列车不能被视为质点。
通过实例分析，认识到物体能否被视为质点要由研究的问题来决定。
应用
分析
地球的公转和自转
研究地球绕太阳的公转运动，地球能被视为质点吗？研究地球的自转，地球能被视为质点，吗？
提出问题，引导学生分析：地球的公转运动，地球的大小能否被忽略？地球的自转运动，大小能否被忽略？
香蕉球由运动员施力于足球的特定部位，使得足球自转导致在空中划出弧形的轨迹。足球能被视为质点吗？
思考并回答问题：研究地球的公转运动，地球能被视为质点；研究地球的自转，地球的大小不能被忽略，不能被视为质点。研究香蕉球问题时，足球的大小和形状不能被忽略，不能将其看作质点.
通过案例分析掌握物体被视为质点的条件
足球比赛中的“香蕉球”
研究如何踢出“香蕉球”，能把足球看作质点吗？
观察图片中的情境，思考回答问题
两名同学坐在公交车中，小女孩说：“快看，那些树跑得好快啊！”小男孩回答道：“真得好快！”地上站着一名老爷爷，思考着，“傻孩子，树怎么会跑呢！”
你认为树会跑吗？对物体运动或静止如何理解？
展现图片场景，引导学生观察、分析小朋友和老爷爷的话，抛出问题：你认为孩子们傻吗？树会运动吗？对物体的运动或静止，你是如何理解的？
观察图片，回答问题：
描述物体的运动，必须首先选择一个参照物，小朋友以车为参照物，树是运动的；老爷爷以地面为参照物，树是静止的。
引出参考系的概念
归纳
总结
参考系
上述图片中，孩子们和老人选择的参考系分别是什么？
讲解参考系：描述物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，用来作为参考的物体叫作参考系。
认真聆听，思索参考系的含义
归纳参考系的含义，理解静止是相对的，整理重点
例题
讲解
骑着电动车沿直线匀速运动。
以车为参考系，车轮边缘一点的轨迹是什么形状？以地面为参考系，轨迹是什么形状？
拿出准备的轮胎，轮胎边缘系着一根红绸。将轮胎转动一周，演示红绸的轨迹；将轮胎靠着黑板滚动两周，演示红绸在空间留下的轨迹。
用几何画板软件模拟轨迹。
观察演示实验，在练习本上描绘红绸的轨迹。
通过实验演示激发学生学习兴趣，理解选取的参考系不同，同一物体的运动情况不同。
总结并布置作业
课堂总结
本节课学习的重点是什么？
引导学生回顾本节知识要点和学习的物理学思维方法。
教师展现小结内容
总结本节课的收获，整理课堂笔记
对课堂内容进行交流、评估和反思，形成科学的态度
板书设计
§1.1
质点
参考系
一、机械运动：物体的空间位置随时间变化
二、质点：忽略形状和大小，保留质量.
物理模型
三、参考系
参考系选取不同，物体的运动一般不同.
教学反思
本节课通过生活中的运动情境引入机械运动的含义，归纳总结出机械运动的本质特征，学生的抽象概括能力有待加强，教学中要留出较长的时间供学生思考、分析、抽象和概括，达到让学生自己总结的教学目的。质点概念是高中物理课程学习遇到的第一个物理模型，所用到的抽象与简化的科学思维方法要在未来的教学逐渐渗透，加强学生对物理学研究方法的了解。教学中选择了几个实例让学生分析物体能否被视为质点，要让学生具有充分的时间分析，并让学生将分析过程表达出来，暴露学生分析中存在的问题，让学生经过独立思考掌握物体被视为质点的条件。这部分的教学时间不足，在以后的教学中注意改进。参考系就是初中所学的参照物，学生不陌生，难点在于要能判断出运动物体所选择的参考系，学生需要通过练习题目加以锻炼掌握。
从最终教学效果来看，本节课充分体现了物理学科核心素养的要求，潜移默化地提升学生的物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面的素养。