质点参考系和坐标系

质点 参考系和坐标系

新课改要求改变过于注重知识传授而忽视能力与学习方法的培养，强调知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的并重发展。使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。我把物理实验室设计成分组学习的形式。可以8个同学一张大桌，也可以3、4个同学一组。在学习试验过程中，有利于同学们分工合作、探究沟通、交流评价，养成良好的团队意识，激发创新精神。第一，根据学生的生理、心理特点，创设学习情景，激发他们强烈的好奇心和求知欲，使他们有自行探究知识的兴趣，有主动参与的激情。中学生依然处于爱玩、爱闹的年龄，这样的模式准确地把握了学生的这些生理和心理特点，并加以巧妙利用，增加了课堂的趣味性，颇受学生欢迎。在这种模式的激励下，学生思考问题、回答问题的积极性高，经过小组间的互相带动，形成了良好的讨论氛围，极大地调动了学生的学习热情，对学生学习兴趣的培养和保持大有益处。第二，探究、交流实施得好可以很好的发挥学生主动性，不仅可以使学生获取的知识深刻，掌握的方法灵活，提高学习效率，更重要的是给学生一个自由的空间，让他们充分发挥自己个性，释放个体潜能，任意想象，无拘无束地思考、交流，较容易培养学生的创新意识和协作精神，让学生终身受益。在相互竞争中，学生格外注意对手们的表现，不仅加深了同学间的互相了解，也有利于学生个体的自我认识，取长补短，自我突破。第三，由于评价模式的设定，使小组形成一个利益共同体，让学生更注重小组间成员的合作，有效地培养了学生合作学习的能力。

（一）引入新课

教师活动：指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：要描述物体的机械运动，本节课将从哪几个方面去描述？

学生活动：通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运而引入的，要研究物体的运动首先从学好这些基本概念入手。

（二）进行新课

1、对质点概念的学习

教师活动：指导学生仔细阅读“物体和质点”一部分，同时提出问题：

1、为什么在某些情况下要把物体转化为质点？

2、什么情况下才可以把物体转化为质点？

3、把物体转化为质点是一种怎样的研究方法？

学生活动：首先留出时间让学生阅读教材，然后每四人一组展开讨论，每组选出代表发表见解，提出疑问；

教师活动：教师帮助学生总结，回答学生可能提出的问题，进行点评。

学生活动：思考P13“问题与练习”第1小题，讨论后作出解答。

教师活动：针对学生的回答进行点评。

2、对参考系和坐标系概念的学习 教师活动：指导学生认真阅读教材，仔细观察插图1.1-3和图1.1-4，并思考图中所提出的问题，想一想为什么要选参考系？应怎样选择参考系？

学生活动：学生阅读教材，思考问题，在阅读中自己寻求答案。就“说一说”栏目所提问题展开讨论，并发表见解，

教师活动：针对学生的见解作点评，对学生可能提出的问题进行解答。

学生活动：思考P13“问题与练习”第2、3小题，讨论后作出解答。

教师活动：针对学生的回答进行点评。

（三）课堂总结、点评

1、质点――理想模型

质点是一种科学抽象，是在研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体的近似，是一个理想化模型。

一个物体能否视为质点，要具体情况具体分析。例如：一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，把它视为质点；但是，同样这列火车，要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时，必须考虑列车的长度，不可把列车视为质点。

一个物体能否看作质点，主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可以忽略的因素，而不是仅仅取决于物体的大小。地球虽然很大，但在研究地球绕太阳的公转时，地球的大小相对它到太阳的距离可以忽略，故可视为质点；乒乓球虽然小，在研究它的旋转对运动的影响时，却不能看成质点。

2、实际物体在下列三种情况下都可简化为质点：

（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。

（2）物体上的各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某“点”的运动规律就可以代表它的整体运动情况了，故此物体也可当质点处理。

（3）有转动、但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。

如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点。

（四）实例探究

关于机械运动的认识

［例1］ 下列哪些现象是机械运动

A．神舟5号飞船绕着地球运转

B．西昌卫星中心发射的运载火箭在上升过程中

C．钟表各指针的运动

D．煤燃烧的过程

解析：A、B、C三种现象中物体都有机械位置的变化，所以是机械运动；D煤的机械位置没有变化，所以不是机械运动。故ABC正确

关于质点的应用

［例2］在研究下列哪些运动时，指定的物体可以看作质点 （ ）

A．从广州到北京运行中的火车 B．研究车轮自转情况时的车轮．

C．研究地球绕太阳运动时的地球 D．研究地球自转运动时的地球 解析：物体可简化为质点的条件是：物体的大小和形状在所研究的问题中应属于无关或次要的因素。一般说来，物体平动时或所研究的距离远大于物体自身的某些几何尺寸时，便可简化为质点。

答案：AC

［例3］下列关于质点的说法中正确的是 （ ）

A．体积很小的物体都可看成质点

B．质量很小的物体都可看成质点

C．不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距离相比甚小时，就可以看成质点

D．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点

解析：一个实际物体能否看成质点，跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的快慢无关，主要决定于这个物体的尺寸和它与周围物体间距离相比是否能忽略，同时还跟所要研究的问题的性质有关。例如，地球可称得上是个庞然大物，其直径约1.28×107m，质量达6×1024kg，，在太空中绕太阳运动的速度达几百米每秒。但由于其直径与地球离太阳的距离（约 1.5×1011m）相比甚小，因此在研究地球公转运动时，完全可忽略地球的形状、大小及地球自身的运动，把它看成一个质点。而同样的这个地球，在研究其昼夜交替及一年四季的成因时，就不能把它看成质点，本题的答案选C。

答案：C

关于参考系选择的应用

［例4］ 第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000 m高空飞行时，发现脸旁有一个 小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹，是因为（ ）

A．飞行员的反应快 B．子弹相对于飞行员是静止的

C．子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了 D．飞行员的手有劲

解析：在日常生活中，我们经常去拾起掉在地上的物品，或者去拿放在桌子上的物品，其实，地面上静止的物体（包括人）都在永不停息地随地球自转而运动，在地球赤道处，其速度大约为465m/s。正因为相对地面静止的物体都具有相同的速度，相互间保持相对静止状态，才使人们没有觉察到这一速度的存在。当飞行员的飞行速度与子弹飞行的速度相同时，子弹相对于飞行员是静止的，因此飞行员去抓子弹，就和我们去拿放在桌上的物品的感觉和道理一样。

答案 B

点评：从题中可体会出静止的相对性，其实地面上静止的物体（包括人）都在永不停地随地球自转而运动。

用坐标描述质点位置及位置变化

［例5］ 质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止。如图，若AC=100m，BC=30m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则：出发点的位置为 m，B点位置是 m，C点位置为 m，A到B位置变化是 m，方向 。C到B位置变化为 m，方向 .

解析：以B为原点、建立坐标系，如图

A（-70m）B（0m）C（+30m）

A到B的变化＋70向东；C到B变化为 - 30向西 本节学习的质点等概念是运动学乃至整个力学的最基本、最重要的概念。一方面，这些概念的运用贯穿于力学中的各个章节，另一方面还提供了重要的科学思维方法：解决问题时，首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的办法。

学习质点的概念时，重在让学生理解体会质点是一种理想化的模型，是对实际物体的近似，是一种科学抽象，其含义：自然界中任何一种事物及其运动变化，都是比较复杂的，研究问题，要突出问题的主要方面，忽略次要因素。让学生在自主学习中，通过对多个实例的讨论分析，逐渐领会这种科学思维方法，学会独立分析，切忌机械记忆。