日期:2022-02-16
這是質(zhì)點(diǎn)參考系坐標(biāo)系的題,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、能熟練說出平拋運(yùn)動(dòng)的概念、性質(zhì)、物體做平拋運(yùn)動(dòng)的條件
2、理解平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)
3、用分解的思想處理平拋運(yùn)動(dòng)問題,探究平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
重點(diǎn):解決平拋運(yùn)動(dòng)問題的基本思路
難點(diǎn):用分解的思想理解平拋運(yùn)動(dòng)
預(yù)習(xí)案
【使用說明及學(xué)法指導(dǎo)】
1、通讀教材,熟記本節(jié)基本概念、規(guī)律,然后完成問題導(dǎo)學(xué)中問題和預(yù)習(xí)自測(cè)。2、問題導(dǎo)學(xué)中 “處理平拋運(yùn)動(dòng)問題的基本思路”是本節(jié)內(nèi)容的核心和基礎(chǔ),是解決平拋運(yùn)動(dòng)問題的前提和關(guān)鍵,應(yīng)重點(diǎn)理解和熟練把握。3、如有不能解決的問題,可再次查閱教材或其他參考書。4、記下預(yù)習(xí)中不能解決的問題,待課堂上與老師同學(xué)共同探究。5、限時(shí)15分鐘。
【問題導(dǎo)學(xué)】
1、什么是平拋運(yùn)動(dòng)?
2、物體做平拋運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
3、什么是勻變速運(yùn)動(dòng)?平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎?
4、處理平拋運(yùn)動(dòng)問題的基本思路:平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的
和豎直方向的 。物體從O點(diǎn)開始平拋,t時(shí)間后到達(dá)P點(diǎn)。在圖中畫出t時(shí)間內(nèi)位移S、t時(shí)刻的速度v如圖。把速度、位移沿x、y方向分解如上圖,則
水平方向分速度vx= ,水平方向分位移x = 。
豎直方向分速度vy= , 豎直方向分位移y = 。
合速度公式V = ,其方向tanα = (α為v與水平方向夾角);
合位移公式S = ,其方向tanβ = (α為v與水平方向夾角)。
【預(yù)習(xí)自測(cè)】【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(cè)器從地球到火星的飛行軌跡
D.研究火星探測(cè)器降落火星后如何探測(cè)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)。
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
預(yù)習(xí)目標(biāo)
1. 什么是質(zhì)點(diǎn),物體在什么情況下可看作質(zhì)點(diǎn)?
2. 知道什么是參考系及如何選擇參考系。
預(yù)習(xí)內(nèi)容(自主學(xué)習(xí)課本第一節(jié))
提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請(qǐng)把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1. 理解質(zhì)點(diǎn)的概念,知道它是一種科學(xué)抽象,知道實(shí)際物體在什么條件下可看作質(zhì)點(diǎn),知道這種科學(xué)抽象是一種常用的研究方法。
2. 知道參考系的概念和如何選擇參考系。
學(xué)習(xí)重點(diǎn):
質(zhì)點(diǎn)的概念。
學(xué)習(xí)難點(diǎn):
質(zhì)點(diǎn)的判斷
學(xué)習(xí)過程:
一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)
1.定義:物體相對(duì)于其他物體的 ,叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡稱運(yùn)動(dòng)。
2.運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性和靜止的相對(duì)性:宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng),無論是巨大的天體,還是微小的原子、分子,都處在永恒的運(yùn)動(dòng)之中。運(yùn)動(dòng)是 ,靜止是 。
二、物體和質(zhì)點(diǎn)
1.定義:用來代替物體的有 的點(diǎn)。
①質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn),因而其突出特點(diǎn)是“具有質(zhì)量”和“占有位置”,但沒有大小,它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。
②質(zhì)點(diǎn)沒有體積,因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的。任何轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在研究其自轉(zhuǎn)時(shí)都不可簡化為質(zhì)點(diǎn)。
③質(zhì)點(diǎn)不一定是很小的物體,很大的物體也可簡化為質(zhì)點(diǎn)。同一個(gè)物體有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn),有時(shí)又不能看作質(zhì)點(diǎn),要具體問題具體分析。
2.物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件: 。
3.突出主要因素,忽略次要因素,將實(shí)際問題簡化為物理模型,是研究物理學(xué)問題的基本思維方法之一,這種思維方法叫理想化方法。質(zhì)點(diǎn)就是利用這種思維方法建立的一個(gè)理想化物理模型。
問題:1.能否把物體看作質(zhì)點(diǎn),與物體的大小、形狀有關(guān)嗎?
2.研究一輛汽車在平直公路上的運(yùn)動(dòng),能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)?要研究這輛汽車車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,能否把汽車看作質(zhì)點(diǎn)?
3.原子核很小,可以把原子核看作質(zhì)點(diǎn)嗎?
三、參考系
1.定義: 。
2.選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)運(yùn)動(dòng),得到的結(jié)果會(huì) 。
3.參考系的選擇:描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),參考系可以任意選取,選取參考系時(shí)要考慮研究問題的方便,使之對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能的簡單。在不說明參考系的情況下,通常應(yīng)認(rèn)為是以 為參考系的。
4.絕對(duì)參考系和相對(duì)參考系:
四、坐標(biāo)系
如果物體沿直線運(yùn)動(dòng),為了定量描述物體的位置變化,可以以這條直線為 軸,在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長度,建立直線坐標(biāo)系。
一般來說,為了定量地描述物體的位置的變化,需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系
五、當(dāng)堂檢測(cè)
1.下列情況中的物體,哪些可以看成質(zhì)點(diǎn)(ACD )
A.研究繞地球飛行時(shí)的航天飛機(jī)。
B.研究汽車后輪上一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況的車輪。
C.研究從北京開往上海的一列火車。
D.研究在水平推力作用下沿水平地面運(yùn)動(dòng)的木箱。
2.人坐在運(yùn)動(dòng)的火車中,以窗外樹木為參考系,人是_運(yùn)動(dòng)__的。以車廂為參考系,人是___靜止___的。
3.對(duì)于參考系,下列說法正確的是(CD )
A.參考系必須選擇地面。
B.研究物體的運(yùn)動(dòng),參考系選擇任意物體其運(yùn)動(dòng)情況是一樣的。
C.選擇不同的參考系,物體的運(yùn)動(dòng)情況可能不同。
D.研究物體的運(yùn)動(dòng),必須選定參考系。
【總結(jié)與反思】
課后練習(xí)與提高
1.下述情況中的物體,可視為質(zhì)點(diǎn)的是( ACD )
A.研究小孩沿滑梯下滑。
B.研究地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
C.研究手榴彈被拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡。
D.研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。
2.下列各種情況中,可以把研究對(duì)象(加點(diǎn)者)看作質(zhì)點(diǎn)的是(BCD )
A.研究小木塊的翻倒過程。
B.研究從橋上通過的一列隊(duì)伍。
C.研究在水平推力作用下沿水平面運(yùn)動(dòng)的木箱。
D.汽車后輪,在研究牽引力的時(shí)。
3.關(guān)于機(jī)械運(yùn)動(dòng)和參照物,以下說法正確的有(A )
A. 研究和描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選定參照物。
B. 由于運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,描述運(yùn)動(dòng)時(shí),無需選定參照物。
C. 一定要選固定不動(dòng)的物體為參照物。
D. 研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),必須選地球?yàn)閰⒄瘴铩?/p>
一、教材分析
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)最簡單的物理模型----質(zhì)點(diǎn)模型。由于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)必須明確所選擇的參考系。為了準(zhǔn)確的、定量的描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),還要建立坐標(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)。是本單元進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),也是以后各章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),這些基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)踐中有廣泛的、重要的應(yīng)用。
二、學(xué)生分析
通過本主題的學(xué)習(xí),使學(xué)生知道判斷物體是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)的科學(xué)依據(jù),領(lǐng)會(huì)質(zhì)點(diǎn)模型的意義,并會(huì)在具體問題中判斷:能否把物體看成質(zhì)點(diǎn)去處理問題。初步培養(yǎng)學(xué)生突出主要因素,忽略次要因素,抽象物理模型的基本素養(yǎng)。利用一維坐標(biāo)系來定量研究物體的運(yùn)動(dòng)方法。
三、教學(xué)目標(biāo)
(1)理解質(zhì)點(diǎn)的含義,知道質(zhì)點(diǎn)是在一個(gè)理想化的物理模型,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,知道在不同參考系對(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變化
(4)經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)模型建立的過程,學(xué)會(huì)抓住主要因素,忽略次要因素,突出所研究的問題主要方面的方法
(5)領(lǐng)悟質(zhì)點(diǎn)、參考系、坐標(biāo)系等概念的嚴(yán)密性,思維的邏輯性,體會(huì)物理科學(xué)的嚴(yán)密性,培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)精神
四、教學(xué)環(huán)境
□交互式多媒體教學(xué)環(huán)境
五、信息技術(shù)應(yīng)用思路
(突出三個(gè)方面:使用哪些技術(shù)?在哪些教學(xué)環(huán)節(jié)如何使用這些技術(shù)?使用這些技術(shù)的預(yù)期效果是?)
1、使用屏幕廣播功能,學(xué)生平板呈現(xiàn)課堂主題內(nèi)容,與教師設(shè)計(jì)的PPT同步,解決遠(yuǎn)處看不清黑板問題,同時(shí)防止學(xué)生私自利用平板做些與學(xué)習(xí)無關(guān)的說動(dòng)。
2、使用統(tǒng)計(jì)功能,統(tǒng)計(jì)學(xué)生的做題情況反饋,可以柱狀圖和百分?jǐn)?shù)呈現(xiàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生問題,做到精準(zhǔn)講解,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)。
3、屏幕涂鴉功能,呈現(xiàn)學(xué)生做題思維過程,將其轉(zhuǎn)換到主屏幕下,便于老師講評(píng)和檢查。
4、使用拍照功能,將學(xué)生做到練習(xí)本上的作業(yè)拍照上傳,便于檢查和展示、講評(píng)。
六、教學(xué)流程設(shè)計(jì)(可加行)
教學(xué)環(huán)節(jié)
(如:導(dǎo)入、講授、復(fù)習(xí)、訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)、研討、探究、評(píng)價(jià)、建構(gòu))
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
信息技術(shù)支持(資源、方法、手段等)
導(dǎo)入
播放一段反映物體運(yùn)動(dòng)的視頻,雄鷹在空中翱翔,足球在綠茵場上飛滾,連靜靜的山川也在“坐地日行八萬里”……)。
①觀看視頻,②學(xué)生展示課前收集的圖片、視頻、文字等資料,聯(lián)系日常生活中身邊熟悉的實(shí)例
媒體插入功能,實(shí)物展臺(tái)
研討1
布置任務(wù):研討判斷物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)的依據(jù)
學(xué)生分組研討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;其中①中有竹排和青山,②中月亮和云朵。兩個(gè)物體在表達(dá)所述的運(yùn)動(dòng)中各自的角色?
平板、平臺(tái)
研討2
布置任務(wù):研討定量描述物體運(yùn)動(dòng)的方法
播放視頻劉翔的110m欄。提出問題:怎樣定量(準(zhǔn)確)描述車或劉翔所在的位置?
學(xué)生分組研討(提示:你們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。)
平板、平臺(tái)、PPT、播放器
研討3
布置任務(wù):研討物體的大小、形狀對(duì)描述運(yùn)動(dòng)的影響大小以及忽略大小、形狀看成質(zhì)點(diǎn)的條件。
師生共同總結(jié)理想化模型---質(zhì)點(diǎn)的含義
1、學(xué)生研討:劉翔在110m欄比賽過程中,定量說明劉翔身體各部分的運(yùn)動(dòng)情況。
2、學(xué)生研討:在劉翔110m欄比賽過程中,用一個(gè)點(diǎn)來代表劉翔的可行性。
2、師生共同總結(jié)理想化模型---質(zhì)點(diǎn)的含義
平板、平臺(tái)
評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)方法:
1、現(xiàn)場評(píng)價(jià)
2、測(cè)驗(yàn)
3、量規(guī)
借助平板完成測(cè)驗(yàn)并提交、完成互評(píng)
平板、平臺(tái)
七、教學(xué)特色
(如為個(gè)性化教學(xué)所做的調(diào)整,為自主學(xué)習(xí)所做的支持、對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)的設(shè)計(jì),教與學(xué)方式的創(chuàng)新等)200字左右
1、授課方式:互動(dòng)與活動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)施由于傳統(tǒng)的課堂,不借助平臺(tái)和平板,很多活動(dòng)無法開展。借助平臺(tái)和平板可方便實(shí)施探討互動(dòng)教學(xué)。
2、個(gè)性化學(xué)習(xí):學(xué)生的參與程度高了,學(xué)生的學(xué)習(xí)在產(chǎn)生差異化后,可準(zhǔn)備不同材料給不同學(xué)生,實(shí)現(xiàn)同一課堂,不同學(xué)生學(xué)習(xí)不同內(nèi)容的個(gè)性化學(xué)習(xí)。
3、展示機(jī)會(huì):學(xué)生獲得了更多展示的機(jī)會(huì),教師獲得了更多、更快的學(xué)情反饋。
4、作業(yè)方面:完成作業(yè)的方式發(fā)生了很大的變化,提交到平臺(tái)上后,學(xué)生完成作業(yè)和教師批改作業(yè)不再受到時(shí)間和空間的限制,借助移動(dòng)終端隨時(shí)隨地批改作業(yè)。
質(zhì)點(diǎn)和位移教案設(shè)計(jì)
質(zhì)點(diǎn)和位移教案設(shè)計(jì)
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(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(cè):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(cè):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(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。
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