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1、高一物理第一章运动描述各节教案第一章 运动描述参考系是人们观察事物的基石，时间和空间是描述和研究事物的依托。对自然界观察而言，时空关系与参考系又存在着不可分割的联系，这就是爱因斯坦在1905年提出的“相对论”中所阐明的基本论点。机械运动的基本特征是空间位置随时间发生变化，所以研究机械运动的基本方法也就是从空间和时间两个角度进行。本章主要介绍了描述机械运动的基本概念，学习实验器材的使用方法和实验数据的处理方法，不涉及具体规律的研究。它是研究下一章的基础，也是学生掌握下一章有关规律的关键。 从控制运动的角度，关心的是运动过程；从利用运动的角度，关心的是运动效果。本章从四个角度介绍了描述机械运动的相
2、关概念：一是从运动的研究方法，介绍了参考系和质点；二是从运动的空间延伸，介绍了位移和路程；三是从运动的过程持续，介绍了时刻和时间间隔；四是从运动的状态及变化，介绍了速度和加速度。本章的重点是质点、位移、速度和加速度的概念，难点是位移和加速度概念。本章的教学要抓住两个关键，一个是从物理学的角度让学生明确相关概念引入的必要性，二是从数学的角度让学生概念对运动属性的描述方法。这是课程标准的基本要求。第一节 质点、参考系和坐标系一、课标要求1.通过对实际问题的分析，认识引入质点概念的必要性。认识在哪种情况下，可以把物体看成质点。2.通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自
3、然规律中的作用。 3.通过实例理解参考系，会用坐标系描述物体的位置。二、教科书分析本节教科书的第一段道出了全章教科书的目标，就是研究“怎样描述物体的机械运动”。教科书一开始就从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念，指导思想是强调一般性的科学方法，即为这样的思想作准备：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，并寻求解决的方法。要研究物体位置的变化问题，首先必须解决位置确定问题，教科书把“物体和质点”当作一个知识点，说明质点是针对物体而言的，实际的“物体”都“占有一定的空间”，在通常的运动过程中，“不同部位的运动情况是不相同的”，从而“给描述运动带来了困难”，解决问题的关
4、键是“能否用一个点来代替物体”。教科书通过学生熟知的实例分析，让学生很自然地领会到“在某些情况下，真的可以不考虑物体的大小和形状”，“突出物体具有质量这一要素，把它简化为一个有质量的点”。这充分说明了将物体简化成质点的条件性，质点的两大基本属性。为了强调坐标的概念，教科书用数学和物理学中通用的符号，即在直线运动中用x表示质点的位置，极坐标，用x=x1x2表示质点的位移。在表示物理量的变化时，“”实际上是我们以前都在使用的符号，学生不会感到困难。相反，由于有了明确表示物理量的变化量的符号，学生更易区分某物理量与这个物理量的变化量。明确地把某个物理量与这个物理量的变化区分开，这是本书的特点。物理学
5、中经常要区分这两种物理量，有意识地强调它们的区别，对于以后的学习会有好处。下一节中，时刻与时间间隔的关系也是这样。“科学漫步”栏目中的“全球卫星定位系统”是扩展性内容，其后附有进一步研究的问题，例如“这个定位器处于我国哪个城市的什么部位？从显示屏中你还能获得哪些信息？”。这样做的目的也是使学生养成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获得知识的能力。这类问题不作为针对所有学生的强制性要求。三、教法建议1.物体和质点 引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。（1）关于引入质点的必要性。 通过实际的“物体”都“占有一定的空间”，在通常的运动过程中，“不同部位的运
6、动情况是不相同的”，从而“给描述运动带来了困难”。（2）关于引入质点的可能性。通过学生熟知的机械运动的实例，分析在不同的问题情景下忽略物体的形状和大小对所研究的问题的影响，依次说明引入质点的可能性。（3）关于质点简化的条件性。可通过方框语“什么情况下火车可以视为质点？”提出问题，诱发学生思考。要通过尽可能充分的实例分析，抓住物体是否可以简化为质点是以其大小和形状对所研究的问题影响程度为标准来决定，而不是以其实际大小为标准来决定；同一物体在某一问题情景下可以简化为质点，而在另一问题情景下不一定能简化为质点。这一点要举例说明，但不要只举地球的自转和公转，要体现这是一种思想，而不是只对一种特殊情景。
7、（4）关于质点的基本属性。质点的基本属性一是只占有位置不占有空间，二是具有它所代替的物体的全部质量。（5）质点是理想化物理模型。对第11页上的旁注，要引导学生思考分析，使学生通过质点了解建立“理想模型”是物理学的基本研究方法之一，领会建立“理想模型的”的基本物理思想。2.参考系 参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选组参考系。(1)引入参考系的必要性。可以从两个角度进行教学设计，一是通过实例说明，一个物体相对某一物来说是运动，而相对另一物体来说可能是静止的；二是通过实例说明，同一运动物体相对于不同的物体，运动情况不同。从而让学生领会，研究物体的运动首先必须选定一个其他物体
8、做参考。（2）参考系的特点。选取哪个物体做参考系，这个物体的速度就被定义为零，即这个物体的位置被看作是不变的。这一点必须让学生明确。（3）参考系的选择原则。 参考系的选择理论上是任意的，但在实施教学时，必须注意两个原则：一个是本着解决问题的方便进行选择，另一个是必须能够反映人们所关心的实际问题。例如研究一辆汽车的刹车性能时，如果以另一辆运动的汽车为参考系是不合适的。3.坐标系坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系，是为定量描述物体的位置和位置变化而引入的。教学中注意以下几点：（1）坐标系相对参考系是静止的。（2）坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。（3）用坐标表示质点的位置
9、。 （4）用坐标的变化描述质点的位置改变。4.“科学漫步”本栏目中的“全球卫星定位系统”是扩展性内容，可以由学生自己阅读，如果学生对此有兴趣，通过自己查找资料写出一篇科技报告放到墙报上或在班会上做个科技报告，都是很有意义的。这样的活动不必要求所有学生都做，但在一学期中，每个学生都应参加一两个。本书“科学漫步”、“科学足迹”等栏目与过去的“阅读材料”不同点之一是，其后往往附有进一步研究的问题。例如，本节结合图1.1-6提问，这个定位器处于呢个成是的哪个部位，等等。这样做的目的也是使学生养成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获得知识的能力。这类问题不作为针对所有学生的强制性要求。四、教学资源（
10、一）参考材料1.天球坐标系为确定天球上某一点的位置，在天球上建立的球面坐标系。有两个基本要素：基本平面。由天球上某一选定的大圆所确定。大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极。主点，又称原点。由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈的交点所确定。天球上一点在此天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定：第一坐标或称经向坐标。作过该点和坐标系极点的大圆，称副圈，从主点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。第二坐标或称纬向坐标。从基圈上起沿副圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一地确定。这样的球面坐标系是正交坐标系。对于不同的基圈和主点，以及经向坐标所采用的不
11、同量度方式，可以引出不同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。2.地心地固空间直角坐标系原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平均子午面与赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。3.地心地固大地坐标系地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合，椭球短轴与地球自转轴重合（过地球质心并指向北极），大地纬度，大地经度，大地高。如图所示。地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化。（二）习题精选1.甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲
12、、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情况是（ B、C、D）A. 甲向上、乙向下、丙不动 B. 甲向上、乙向上、丙不动C. 甲向上、乙向上、丙向下 D. 甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢2.下列关于质点的说法中，正确的是（C ）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，只要物体的尺寸对所研究的问题没有影响或影响可以不略不计，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作质点3.在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( ACEF)A. 从北京开往广州的一列火车 B. 研究转动的汽车轮胎C. 研究绕地球运动
13、时的航天飞机 D. 表演精彩芭蕾舞的演员E. 参加百米跑竞赛的运动员 F. 在斜下推力的作用下，沿水平面运动的箱子4.关于人造地球通讯卫星的运动，下列说法正确的是（ABD） A. 以地面卫星接收站为参照物，卫星是静止的。 B. 以太阳为参照物，卫星是运动的。 C. 以地面卫星接收站为参照物，卫星的轨迹是圆周。D. 以太阳为参照物，卫星的轨迹是圆周。5.判断下列说法正确的是（D） A.质点一定是体积、质量都极小的物体B.当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，因为火车上各点的运动状态相同，所以可以将火车视为质点C.研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论研究哪方面，自行车都不能被视为质点D,地
14、球虽大，且有自转和公转，但有时可被视为质点5.小华、小明和小红三人到上海“金茂大厦”游玩，三人分别乘坐一个观光电梯。当他们从自己乘的观光电梯向外看时，分别发现如下现象：小华看见小红乘的电梯匀速上升；小明看到小华的电梯匀速下降；小红看到地面在匀速上升。试分析小华、小明和小红三人乘的电梯相对于地面是怎样运动的？（分析：题中所描述的三人分别以各自所乘的电梯为参照物所看到的现象。而本题要求讨论以地面为参照物时三人所乘电梯的运动情况。所以，分析和判断参照物的选择是本题的关键，同时要注意理解运动的相对性。由题意可知，小红看见地面匀速上升，那么若以地面为参照物，小红所乘的的电梯是处于匀速下降的。小华看见小红
15、所乘的电梯是匀速上升的，说明以地面为参照物则小华乘的电梯比小红乘的电梯匀速下降的速度还要快。小明看见小华乘的电梯匀速下降，说明若以地面为参照物，小明所乘的电梯可能是静止，可能是匀速上升，也可能以比小华小的速度匀速下降。）第二节 时间和位移一、课标要求1.理解位移、路程、时刻和时间间隔。2.知道矢量和标量，知道位移是矢量。通过实例总结出矢量相加的法则。 3.能用坐标表示直线运动的位置和位移。二、教材分析本节所研究的是描述机械运动过程的概念。研究机械运动的过程，从空间上讲，就是机械运动的延伸程度位移和路程；从时间上讲，就是机械运动的持续程度时间间隔。位移使学生第一次接触，极容易与路程搞混。教材先通过从北京到重庆可以选择不同的交通方式导入问题，然后用图1.22所示情景让学生形成路程与位移的感性认识，最后概括出路程与位移的概念，充分体现了概念建立的思维过程。学生从这节开始接触矢量的概念。教材第15页黑体字“矢量”之前的文字并不是矢量的定义，因为不是只要一个物理量有方向它就是矢量，矢量还要满足一定的运算法则。路程的标量性与位移的矢量性的处理，教材第14页通过旁注向学生阐述了路程并不涉及运动的方向。通过位移所描述的意义和位移的表示方法体现位移的方向性。教材并不是要在这里进行矢量
