1.1.质点时间空间参考系教学设计

1.1. 质点 参考系 空间 时间

成都市新都区升庵中学 林从富

教学设计思路： 本节内容是第一章的起始课，也是整个高中物理的起始课．学生对高中物理有着很大的期待，同时也带有很强的畏难心理．希望通过本章的教学可以实现在传授知识和技能的同时，带领学生顺利进入高中物理的学习，克服对物理的畏难心理，尽快掌握高中物理的学习方法，享受学习物理的过程．

机械运动、参考系、质点、时间、空间等基本概念是学习本单元及以后内容的基础，也是整个力学的基础，质点模型的建立对学习和理解科学方法有进一步引领作用．

机械运动、参考系、时间、空间这几个概念，学生在初中学过，通过创设情境，使学生回忆、体会这几个概念的含义，在此基础上对这几个概念进行补充、完善和区别．学生在复习和应用中完成以上几个概念的学习，应该感到难度不大．

质点这个概念的引入，体现了物理模型思想．学生第一次接触物理模型，要使学生理解这种思维方式而不只是记住这个概念本身．从三个方面处理质点这个问题：一、为什么要把一个物体简化为质点？二、什么情况下可以把一个物体简化为一个质点？三、把物体简化成质点后对物体的研究与真实情况是否一致？

通过以上处理，在真实的物理情境中，教师提出问题，学生思考问题并解决问题，可以使学生一开始就体验到物理学习与生活实际是紧密相关的，课堂上学到的东西是用来解决实际问题的，物理学习是有学科特色的．

学习任务分析： 本节是第一章第一节， 机械运动、参考系、质点、时间、空间等基本概念是后续学习的基础．对这几个概念的理解是否清楚，直接影响到对物体运动的描述的学习．

机械运动的概念，学生在初中已经学过，可以在复习的基础上进行补充和完善，使其对机械运动的分类有个粗略的了解，这对参考系和质点的理解都有帮助．

学生对参考系有着比较深的认识．在复习中唤起学生的回忆，在情境中进一步体会如何选择参考系、选择参考系后如何描述物体的运动．

时间的概念学生很熟悉，但时间与时刻的区别，学生并不清楚．这里需要帮助学生分清时间与时刻的概念．

质点这个概念的引入，体现了物理模型思想．学生第一次接触物理模型，要让学生理解这种思想方法而不只是记住这个概念本身．从三个层次处理这个问题：1. 为什么要把一个物体简化为质点？2. 什么情况下可以把一个物体简化成一个质点？ 3. 把物体间化成质点后对物体的研究与真实情况是否一致？

教学重点：机械运动，参考系，质点，物理模型，时间，时刻

教学难点：了解建立质点模型所采用的抽象思维方式．

学习者分析： 学生在初中学过机械运动、参照物、空间和时间，对这些概念都有不同程度的认识，但是对时间与时刻的区别不清楚，而对时间与时刻的区分对后面的学习又是十分重要的．因此需要帮助学生区分这两个联系密切的概念．质点的概念是学生没有接触过的，把一个物体抽象为质点的方法是高中经常要用到的物理思想方法之一，学生对此并不熟

悉．这里要创设情境，帮助学生认识和理解什么是质点，什么情况下物体可以看成质点，为什么要把物体看成质点，以及看成质点后的研究结果和真实情况的一致性．

教学目标：

一、知识与技能

1．理解质点的概念，知道在什么情况下可以把物体看成质点．

2．认识到运动和静止是相对的，理解参考系概念，会正确选择参考系．

3．了解空间和时间是描述物体运动的基本要素．会表示时间、时刻．

二、过程与方法

1．体会物理模型在探索自然规律中的作用，了解物理学的这一重要研究方法．学生在学习建立质点概念的过程中，体会建立物理模型的必要性，并从中感悟物理学的一些研究方法和思想．

2．学生在对参考系的辨析过程中理解运动的绝对性和运动描述的相对性．

3．学生在对时间、时刻的辨析过程中，学会用科学的语言描述时间和时刻．

三、情感态度与价值观

1．认识到运动是宇宙中的普遍现象，体会运动和静止的相对性的哲学思想．

2．体验抓住主要因素、忽略次要因素的辩证唯物主义方法．

3．领略自然界的奇妙，热爱自然，勇于探索．

教学准备： 视频1：汽车驶过；视频2：太阳系课件；视频3：“地心说”课件；大钟表、火车时刻表图片．

教学过程：

一、机械运动和参考系

课件展示：一辆汽车急速驶过

问题： 你看到了哪些物体？哪些物体是运动的？哪些物体是静止的？请你对运动的物体进行描述．

学生讨论„„

小结，提出机械运动和参考系概念．

（一） 机械运动： 一个物体相对于另一个物体位置的改变

请你举一个机械运动的实例．

请你举一个不是机械运动的实例．

机械运动的分类

1．按运动形式分：平动和转动

平动特点：（1）物体上所有点的运动情况是一样的．（研究清楚其上一点的运动情况就可以知道整个物体的运动情况，所以常常可以把这样运动的物体当成一个点来处理．）

（2）做平动的物体运动轨迹不一定是直线．

转动特点：做转动的物体上的各点都绕轴做圆周运动．

任何复杂运动都可以看成是平动和转动这两种运动合成的．

2．按运动轨迹分：直线运动和曲线运动

3．按速度分：匀速运动和变速运动

（二）参考系

为了确定一个物体的位置和描述它的运动，要选择另外的物体作为标准，这个被选做参考标准的物体叫做参照物，也称为参考系．

请你举例说明一个运动，并指出参考系是什么．

同一个物体的运动，选取的参考系不同，对运动的描述也不同．

例：（1）研究太阳系的运动

以太阳为参考系——日心说 播放视频

以地球为参考系——地心说 播放视频

（2）研究升降机内人的运动

以地面为参考系——人是运动的

以升降机为参考系——人是静止的．

（3）在火车上将水倒入杯子

火车上的乘客看——向下的直线运动，地面看——曲线运动

物体的运动是确定的，对物体运动的描述可以是不同的．

问题：哪些物体可以作为参考系，哪些物体不可以作为参考系呢？

习惯以地面为参考系，有时为了方便，也会选运动的物体做参考系．

例： 人以 2m/s的速度从长200米的火车的头走到火车的尾，需要多长时间？（火车静止未动）

t ＝s /v ＝200/2＝100s

人再从车尾以相同的速度走回车头需要多长时间呢？

类比思考：逆水而行的船行至某一桥头之下时，一人不小心被刮掉了帽子．一分钟后发现，掉头去追，若船速不变，多长时间后才能追上帽子？

二、质点

问题： 我坐火车去天津，时刻表里这样写着——12：05北京站发车，12：55到达天津南站．谁能帮我分析一下——这个12：55指的是火车头到达的时刻还是火车尾到达的时刻呢？

学生讨论．

1．定义： 如果物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略不计，则把它简化为一个有质量的点，称为 质点．

请你举例说明生活中我们在什么情况下是把一个物体当成质点看待的．

（1）两朋友打电话时，有一方说：“我现在在家呢．”

（2）我们说某运动员跳高成绩是2.15m ，你第一感觉是什么？

（3）一列火车离开站台，你是想到它的头部离开了还是尾部离开了？

通过一些实例，使学生理解在研究实际问题时，往往是抓住主要因素，忽略次要因素，这是一种研究物理问题的方法．

比如，在地球绕太阳的公转中，地球中任意一点相对于太阳的位移、速度和加速度都略有差别，但地球半径远小于地球与太阳间的距离，上述差别可以忽略不计，仍可视公转为质点运动．但在研究物体的转动例如地球的 自转 中，地球上各点的位移、速度和加速度的方向及大小差别悬殊，完全不能忽略，此时地球就不能视为质点．

使学生在实际问题中体会出“忽略”是同类物理量比较的结果，不是人为地去掉某个因素．

2．什么情况下可以把物体看成质点？

根据学生所举的实例分析得出：

1）平动的物体（各点运动情况一样）用质心代替；

2）物体的尺寸远远小于所要研究的距离，各点速度、位移和加速度的差别可以忽略时；

3．同一个物体，在研究不同问题时，有时可以看成质点，有时不可以看成质点．不存在一个物体永远可以看成质点，也不存在一个物体永远不能看成质点．

例： 地球 公转——质点 自转——不能看成质点

研究物体下滑过程中速度变化时——质点

研究物体何时翻转时——不能看成质点

请你举例说明能够看成质点的物体；

请你举例说明不能看成质点的物体．

我们所说的质点概念的准确内容是：没有形状、大小，而具有物体全部质量的点．但严格意义上的有质量的点实际上是不存在的，它是一种科学抽象，是对实际物体的近似，是一个理想化的模型．科学抽象是指抓住主要因素，忽略次要因素，要对具体问题具体分析，这种研究方法在我们今后的研究中还会经常用到．

三、空间、时间、时刻

早上 7 点我从家出发，用了 35分钟从家走到了学校，走进办公室抬头一看，刚好是7点35分．

问题：以上叙述中有三次提到时间，你能否辨别一下这三个时间的说法有什么不同？ 问题： 谁能举例说明时间和时刻的区别？

展示大挂钟，请学生指出时刻和时间．

问题：如何用坐标轴表示出 时间、时刻？

请你说明集合时间 3 点10分的含义．

请你说出下周前三天的含义．

请你说出最后一秒的含义．

时刻：指的是某一瞬时．在时间轴上用一个点来表示．

时间：是指物体在某处存在或变动过程的长短．即两时刻间的间隔，在时间轴上用一段长度来表示．

问题：你学过的物理量中哪些是和时刻对应的？哪些是和时间对应的？

（1）讨论辨别生活中“时间”的不同含义．

（2）画出时间轴，辨别点与线的含义．

问题：哪些工具可以测量时间？

秒表，滴漏，打点计时器，频闪照相仪．

在前边的叙述中提到“我从家到了学校”，这是我的活动范围．其中涉及了一个概念——空间．

四、指导阅读资料：空间与时间的关系

教学流程：

学习效果评价： （略．请根据实际情况设计，注意可操作性）

教学反思： 本节课在进行教学设计之前与初中老师进行了充分的交流沟通，比较准确地了解到学生在初中的知识水平，在此基础上进行了教学设计．在教学中发现学生的差异远远超过了我的预期．比如，在匀速行驶的火车（或汽车）中向杯内倒水，在火车或汽车上看到水是竖直向下流入杯中的．这件事居然有为数不少的学生没有注意过，而且对别的同学所说的这个现象很怀疑．引导学生有意识地对日常生活中的一些现象进行观察，并引导他们用所学知识试着进行解释，对学生学习物理将有很大的帮助