质点参考系和坐标系教案2篇

教师活动

学生活动

点评

引入新课

呈现“神舟”５号从发射到返回舱成功回收的主要阶段。

播放神州五号发射升空过程的录像。

讲述：飞船在茫茫太空遨游，如何描述它的运动呢？文学家、艺术家采用形象的手法。“凌云戏月游银汉,转瞬翔天过太空”，短短一两句话就勾勒出航天飞船的雄姿。

世界万物都在运动，对于不同物体的运动，不同的人（如文学家、艺术家等）有不同的描述，请举例说明。

那么科学家怎样描述物体的运动呢？

著名物理学家海森伯曾说过：“为了理解现象，首要条件就是引入适当的概念。只有借助于正确的概念，我们才能真正知道观察到了什么。”

本章我们首先引入描述运动的一些基本概念，进而研究最简单最基本的运动形式：直线运动。

观看录像，同时一位同学做现场播音员，解说发射过程：“2003年10月15日，一个令人骄傲的日子，一个彪炳史册的日子……”

小组讨论后学生回答：

诗人常用“气势磅礴”，“惊滔拍岸，卷起千堆雪”，“奔流凝激电，惊浪似浮霜 ”等诗词来描述江水的运动；

画家则运用简笔画加线条来描述汽车的运动。

……

创设“神舟”５号的教学情景，不仅激发学生的学习兴趣，而且学生强烈的民族自豪感将油然而生，激发了学生的爱国主义热情。

开放性问题为学生创设更多发言机会，更快加入活动，活跃课堂气氛。

从不同视角采用不同方法描述运动，引出对物理方法的思考。

应用名人名言不仅增强了说服力，而且也对学生进行方法教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神。

讲授新课

一、物体与质点

１、播放鸽子飞行的录像。

提问：

(1)要准确描述鸽子身上各点的位置随时间的变化不是容易事，困难和麻烦出在哪儿呢？

(2)如果我们研究它从家里出发到你亲戚家送信，需要了解它各部分运动的区别吗？

(3)如何才能较准确地描述它的运动呢？

讲述：有些时候为了便于分析，常常把物体简化为一个点。

呈现信息窗：

“神舟”5号飞船载人舱长7.4m，直径2.8m,用长58m，重达480t的“长征”2号火箭发射。

如科学家研究“神舟”5号飞船在空中的运动位置、高度、速度等问题时就把它简化为一个有质量的点。

播放“神舟”５号运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点。

教师小结：这样，在某些情况下，我们可以把物体简化为一个有质量的点。

物理学中，用来代替物体的有质量的点叫质点（mass point）。

信息快递：

在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。

２、提问：

(1)研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢？播放太阳系运行的模拟动画。

(2)一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点？播放火车运行模拟动画。

(3)研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？播放地球公转和四季变化的模拟动画。

(4)研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点？呈现火车过桥的图片。

3、通过以上几个问题请同学们进一步讨论：

(1)物体是否在所有的情况下都能看作质点？

(2)物体看作质点的条件是什么？

(3)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？

(4)大的物体一定不能看成质点？小的物体随时都看成质点吗？

播放地月系运行模拟动画，28届雅典奥运会上张怡宁发球录像。

演示乒乓球发球情况。

学生观察思考、讨论后回答：

(1)主要由于它的身体在向前运动的同时，它的翅膀还在上下运动。也就是鸽子有一定的大小和形状，各部分的运动情况不一样。

(2)如果我们研究它长度飞行就不需要了解它各部分运动的区别。

(3)如果忽略它的大小和形状就可以了。

学生学习体会科学研究的基本方法．

学生观察思考，小组讨论后作出回答：

(1)研究地球绕太阳的公转能把地球视为点；因为日地距离远大于地球的直径。

(2)同理研究火车从上海到北京的运动也能把它简化为一个点；因为上海到北京的离远大于火车的长度。

(3)研究地球上各处的季节变化时，不能把它视为质点，因为它的大小不能忽略。

(4)同理研究火车通过南京长江大桥的运动时，也不能把它视为质点，因为火车的长度可以与大桥长度相比拟。

引导学生讨论交流、归纳总结：

(1)同一物体能否看作质点，要依据问题的具体情况决定。

(2)物体看作质点的条件是：物体的形状和大小对所研究的问题影响很小时。

(3)相同点是都无大小和形状，不同点是一个有质量，一个无质量。

(4)物体能否看成质点，与物体本身的大小无关。大的物体，如月球、飞船也可以看成质点，小的物体，如乒乓球在发球时要考虑旋转，不能看成质点。

将学生置身于一个真实的生活情景，然后设计一系列问题，让学生进行多方面的主体性探究活动，在亲身体验中获得对知识的精髓的领会与感悟。

为学生提供多样化的信息来源，给学生提供探索机会。

常用中英文对照，让学生知道常用概念的意义。

给学生一定的时间和空间，尽可能拓展学生思维，使学生主动交流，加强合作，让学生在短暂的争论中自主找到解决问题的办法，体验交流与合作的乐趣。

动画、图片、文字、音乐组合从不同感官提高学生认知能力。

归纳探究时教师要注意调空，既要放得开，又要收得拢。要及时充分肯定每一位学生的发言，以激发学生的积极性。

通过四个问题的思考，领会质点的真实意义，理解科学抽象的含义，学会独立分析，排除机械记忆。

二、参考系

1、设想一下，你和你的同桌正在太空站里一边喝咖啡一边聊天。在“地球人”看来，你们随太空站以很大的速度绕地球运动。

提问：你和你的同桌能感到自己在高速运动吗？为什么？呈现太空站的图片。

教师小结：物体的运动和静止是相对的。

为描述物体的运动，需要另外选取一个物体作为标准，否则无法判断。这个作为标准的物体叫做参考系（reference frame）.

提问：有一首唐代流传下来的诗词：“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动——是船行。”作者为什么会有“山迎”、“船行”这样两种不同的感觉？

２、播放飞机空投的模拟动画。提问：选择不同的参考系观察结果如何？从中你有什么发现呢？

３、提问：参考系的选择是任意的。但怎样选择比较好呢？

播放地月系、太阳系运行的模拟动画（几何画板制作），请同学观察思考研究月球的运动选什么参考系较好？由此你得出的结论如何？

教师小结：参考系的选择应以对运动的描述简单、方便为原则。

要注意的是：若无特别说明，通常是以地面或相对地面静止的物体为参考系．

三、坐标系

1、假设你在学校攀登楼前广场上，沿东西方向笔直地奔跑，如果要问你到了哪里，我们会怎样表示呢？（呈现学校平面图）

对我们可以选择大家所熟悉的标志作为参考，说明你的位置。那么能否借助数学方法呢？

教师小结：一般说来，为了定量地描述物体的位置变化,需要在参考系上建立适当的坐标系（coordinate system）。用坐标值来表示物体的位置。

提问：如何选择坐标轴和正方向？如何选坐标原点？如何确定坐标轴上的刻度值？

如果我们以广场上旗杆作为坐标原点，x=5m,x=-10m表示什么意思？正负号表示什么意思？

2、如果你在学校里从前校门到后校门，对于这种平面运动，要描述你的位置或位置的变化，应该建立怎样的坐标系？如果我们要研究“神舟”５号这种三维运行呢？

3、请同学们阅读课本第１３页“科学漫步”，并回答：此GPS定位器此刻处于我国哪个城市？从显示屏中你还能获得哪些信息？

老师解释：显示屏上第1行的“西”和第2行的航向267其含义。

请同学举例说明它的还有哪些用途。

学生自由回答：虽然我们没有到过太空站，但地球上的生活经验告诉我们，我和我的同桌都会认为自己是静静地坐着。

因为这与参照物的选取有关。

学生自由回答：

“山迎”的感觉是由于选船作为参考系，“船行”是选山作为参考系。

学生观察思考，小组讨论后回答：

以飞机为参考系，看到投下的物资沿直线竖直下落，地面上的人以地面为参考系，看到物体是沿曲线下落的。

我们发现：选择不同的参考系来观察同一运动，观察的结果会有不同。

学生观察思考，自由回答：以地球为参考系比较好，因为此时研究月球的运动比较简单。而以太阳为参考系研究月球的运动比较复杂。

因此我们认为：参考系的选择应以对运动的描述越简单越好。

学生回答：可以说在广场上旗杆东面或西面几米处。

学生思考，讨论后回答：可以建立坐标系来描述物体的物质。

教师引导学生回答：对质点的直线运动，一般选质点运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴正方向，选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点。

学生回答：x=5m,表示在广场上旗杆东面５米处，x=-10m表示在广场上旗杆西面10米处。正负号表示方向。

学生回答：对于平面运动，我们可以建立平面直角坐标系描述位置或位置的变化；对于“神舟”５号可以建立三维坐标系研究它的运动。

学生回答：显示屏上的北纬3955．451′、东经11623．504′是北京所处的经度和纬度。还可以知道时间，航向、航速、航程。

学生回答：GPS应用领域有交通管理、测量、实时导航、精确定位、资源开发等。

“创设情景，提出问题，观察思考，自主探索，讨论交流，总结归纳”是每一个概念建立的基本教学程序。

用他们学过的物理知识去欣赏、鉴别前人的作品，对于激发学生的好奇心，培养广泛的学生兴趣，强化物理概念，提高教学效果还是大有益处的。

多媒体技术的应用，变抽象为具体,使教学更加形象、直观，便于学生理解和掌握；以动态地、对比地演示一些物理现象，便于学生观察和思维。

运用贴近学生生活的实际例子，从“最近发展区”开始教学，唤起学生心理上的激发状态．使学生始终保持在一个旺盛求知的氛围中，并从解决实际问题的过程中，得到成功的快乐，能够使学生保持持久的学习兴趣。同时激发学生仔细观察身边事物的科学态度和习惯。

在练习中巩固物体位置的表示方法，弄清正负号的物理意义，为下面的教学打下基础。

数形结合，加深理解对概念的理解，同时培养学生应用数学知识解决物理问题的能力。

在物理教学中努力渗透“科学、技术、社会”（STS）教育思想，重视物理学科与其他学科、现代科技、社会生活的联系，不但扩充学生的知识面，开扩学生的眼界，而且培养学生独立思考能力和科学的价值观。

本课小结

这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念，它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。

除了以上知识，你还学到了什么方法？

学生回答：物理学研究问题的基本方法——建立物理模型。

反思小结为学生提供这节内容的知识框架，这不仅有利于知识的巩固，更有利于学生良好学习习惯的形成。

布置作业

复习本节课本。

思考课本第13页“问题与练习”中各题，要求准确回答。

想一想，练一练，做一做。

加深对课堂所学知识的理解和掌握，联系实际对所学内容进行应用。

板书设计：

第一节质点参考系和坐标系

一、质点

１、定义：用来代替物体的有质量的点叫质点。

２、实物简化为质点的条件：

物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计。

理想模型:抓住主要特征，忽略次要因素

二、参考系

１、选来作为标准的另外的物体叫做参考系。

２、选择不同的参考系来观察同一运动，观察的结果会有不同。

３、选择的原则：观测方便和使运动的描述尽可能简单

三、坐标系：

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．