11參考系和坐標(biāo)系導(dǎo)學(xué)案必修一

1、在下述問題中，能夠把研究對(duì)象當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)的有（<1.1參考系和坐標(biāo)系【目標(biāo)】：1. 理解質(zhì)點(diǎn)的定義，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的模型。初步掌握在哪些情況下物體可以看成質(zhì)點(diǎn)。2. 知道什么是參考系，理解參考系的選取在描述物體運(yùn)動(dòng)中的重要意義，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選取合適參考系。3. 理解坐標(biāo)系的意義，會(huì)用一維坐標(biāo)系描述物體的位置和 位置變化?！局攸c(diǎn)】：1. 正確理解質(zhì)點(diǎn)的概念。明確物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的條件。2. 在研究實(shí)際問題時(shí)，如何選取參考系，建立坐標(biāo)系描述 物體的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的變化。【難點(diǎn)】：將物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件；正確建立描寫物體運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系?！緦W(xué)習(xí)過程】一、自學(xué)指導(dǎo)（一）用5分鐘的時(shí)間閱讀課本9T0頁(yè)中

2、“物體和質(zhì)點(diǎn)”的內(nèi) 容， 并思考以下的問題：1、 要詳細(xì)、準(zhǔn)確地描述物體運(yùn)動(dòng)是十分困難的原因是什 么? 在初中學(xué)習(xí)時(shí)，我們往往將一個(gè)物體看成一個(gè)點(diǎn)，在 什么情 況下，我們能將物體看成一個(gè)點(diǎn)？請(qǐng)舉幾個(gè)實(shí)際的 例子。2、 描述物體運(yùn)動(dòng)狀況時(shí)引入質(zhì)點(diǎn)的概念有什么意義？什么 叫質(zhì)點(diǎn)？將物體簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)要滿足什么條件？5分鐘后完成自習(xí)檢測(cè)（一）。二、自習(xí)檢測(cè)（一）：用5分鐘的時(shí)間獨(dú)立完成下面的檢測(cè) 題，然后同組交換批改，并匯報(bào)結(jié)果。1?質(zhì)點(diǎn)：用來代替物體的有 而沒有 的點(diǎn)。2. 質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想模型，將物體視作質(zhì)點(diǎn)的條件是：物體的 和 對(duì)所研究的問題的影響可忽略不計(jì)。A. 研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間B

3、. 研究地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C. 研究在平直公路上飛馳的汽車的速度D. 研究火車通過長(zhǎng)江大橋所需的時(shí)間E. 研究正在進(jìn)行花樣溜冰的運(yùn)動(dòng)員尹F. 研究比賽時(shí)乒乓球的旋轉(zhuǎn)G. 研究如圖所示正在沿斜面下滑的木塊4. 下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中，正確的是（）A. 只要是體積很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)B. 只要是質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)C. 低速運(yùn)動(dòng)的物體都可看成質(zhì)點(diǎn)，高速運(yùn)動(dòng)的物體都不可看做質(zhì)點(diǎn)D. 由于所研究的問題不同，同一物體有時(shí)可以看做質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能看做質(zhì)點(diǎn)（例如：研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，可以把地球 視 為質(zhì)點(diǎn)；而研究地球的自轉(zhuǎn)時(shí)，就不能將地球視為質(zhì)點(diǎn)?；疖囆旭偅┩瓿勺粤?xí)檢測(cè)（一）后，請(qǐng)進(jìn)行講解、討論、歸納、補(bǔ)充。三

4、、自學(xué)指導(dǎo)（二）用5分鐘的時(shí)間閱讀課本 10-11中“參考系”和“坐標(biāo)系”兩節(jié)的內(nèi)容，認(rèn)真思考下面的問題：1、 人們描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)為什么總是自覺或不自覺地選擇一些物體作參考系（參照物）？在實(shí)際的研究中，人們是怎樣選取參考系的？選取參考系的原則是什么？2、 有了參考系后，為什么還要建立坐標(biāo)系？坐標(biāo)系與參考 系間有什么聯(lián)系？3、建立坐標(biāo)系需要確定哪三個(gè)要素？怎樣在直線（一維）坐標(biāo)系中描述物體的位置和位置變化？閱讀時(shí)間要結(jié)合書本中的實(shí)例認(rèn)真思考，可以相互討論，交流自己的想法。四、自習(xí)檢測(cè)（二） 請(qǐng)用5分鐘時(shí)間完成自習(xí)檢測(cè)（二）的 5道題，然后同組交 換訂正，并討論交流。1 .坐在行駛火車車廂里的乘客

5、相對(duì)于 是運(yùn)動(dòng)的，相對(duì)于是靜止的。2. 勻速飛行飛機(jī)上的駕駛員看到跳傘運(yùn)動(dòng)員沿直線下落，是以為參考系，地面的人看到跳傘運(yùn)動(dòng)員沿曲線下落，是以為參考系。3. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng)；乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng)；丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng)，由此可判斷這三架電梯相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況可能是（ ）A.甲向下、乙向下、丙向下B.甲向下、乙向下、丙向上C.甲向上、乙向上、丙向上D.甲向上、乙向上、丙向下4. 第一次世界大戰(zhàn)期間，一位法國(guó)的飛行員在飛行時(shí)，用手抓住了一顆德軍射岀的子彈。飛行員能容易抓住子彈的原因是o5. 如圖所示，一個(gè)人沿直線從 A經(jīng)B到C,分別寫岀此人在A、B、C三

6、點(diǎn)的坐標(biāo)。若他再向前走 2m,則他的坐標(biāo)是多少？他在C處后退2m,他的坐標(biāo)又是多少？-3 -2-1012 34? | 1 -?-ABCx/m五、歸納小結(jié)1. 質(zhì)點(diǎn)：是一種理想模型。質(zhì)點(diǎn)是沒有形狀、大小、具有物體全部質(zhì)量的點(diǎn)。當(dāng)物體的形狀、大小以及物體上各部分運(yùn)動(dòng)的差異是次要的或不起作用時(shí)，就可以把它看作質(zhì)點(diǎn)。2. 參考系：為了描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，選來作為標(biāo)準(zhǔn)的物體，比照研究對(duì)象相對(duì)于這個(gè)傷"標(biāo)準(zhǔn)物體”位置是否隨時(shí) 間變化。這個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)物體”叫參考系。選擇不同的參考 系觀察同一個(gè)運(yùn)動(dòng)，觀察的結(jié)果會(huì)有不同。參考系是可任意選取,但選擇的原則要使觀察簡(jiǎn)單，描述方便。所以在研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)

7、常選擇地面作參考系。3. 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。坐標(biāo)系是定量描述物體位置與物體位 置 變體的數(shù)學(xué)方法。我們應(yīng)注意到：（1）坐標(biāo)系相對(duì)參考 系 是靜止的。（2）坐標(biāo)系的三要素是：原點(diǎn)、正方向、標(biāo) 度 單位。（3）用坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的位置。用坐標(biāo)的變化描述 質(zhì)點(diǎn)的位置改變。六、當(dāng)堂訓(xùn)練請(qǐng)用10分鐘時(shí)間獨(dú)立完成下列各題，然后同組互相批改，共同訂正。確保當(dāng)堂完成。1. 在研究下列那些物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，指定的物體可以看成質(zhì)點(diǎn)（）A. 從廣州到北京運(yùn)行中的火車B.大海中航行的輪船C.繞地球飛行的飛船D.正在與空間站對(duì)接的飛船2. 汽車在平直的高速公路上運(yùn)行，要研究車輪的運(yùn)動(dòng)

8、，下列的說法中正確的是（）A. 車輪只沿路面移動(dòng)B.車輪只繞車軸轉(zhuǎn)動(dòng)C. 研究車輪沿路面移動(dòng)時(shí)，可視車輪為質(zhì)點(diǎn)D. 研究車輪繞車軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可視車輪為質(zhì)點(diǎn)3. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng)；乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng)；丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng)，這三架電梯相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況可能運(yùn)動(dòng)狀況是（）A. 甲向上、乙向下、丙不動(dòng)B. 甲向上、乙向上、丙不動(dòng)C. 甲向上、乙向上、丙向下D. 甲向上、乙向上、丙向上，但比甲、乙都慢4. 甲、乙、丙三人同時(shí)觀察一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，甲說： “ 它 在做勻速運(yùn)動(dòng)。 ”乙說： “它是靜止的。 ”丙說： “它在做 加 速運(yùn)動(dòng)。 ”則下列說法中正確的是（

9、）A. 在 任 何 情 況 下 都 不 可 能 出 現(xiàn) 這 種 情 況（3）三維定速定時(shí)高精度；（4 ）快速省時(shí)高效率：（5 ）應(yīng)用廣泛多功能。B. 三人中總有一人或兩人說錯(cuò)了。C. 如果三人選同一個(gè)參考系，那么三人的說法都對(duì)。D. 如果三人都選自己為參考系，那么三人說法都可能對(duì)。5. 如圖所示，桌面離地面的高度是 0.8m,坐標(biāo)系原點(diǎn)定在桌面上，設(shè)豎直向下為坐標(biāo)軸的正方向， A、B物體離 地 面高度分別是1.3m、0.2m，問A、B的坐標(biāo)應(yīng)該是多少？A物 體下落2. 0m,其位置坐標(biāo)是多少？B物體上升2. 0m,其位 置坐標(biāo)是多少？（ =-0. 5m, yB = 0. 6m； yA'

10、 =1.5m, yB ' =T. 4r）.七、延伸閱讀：1. 討論如何描述在平面上、立體空間里運(yùn)動(dòng)的物體位置，我們應(yīng)怎樣建立坐標(biāo)系？2. 了解關(guān)于GPS （全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)等相關(guān)資料和用途。全球定位系統(tǒng)（GPS ）是本世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？?三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的 導(dǎo)航 服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資 300億美元，到1994 年3月，全球覆蓋率高達(dá) 98%的24顆GPS衛(wèi)星星座 己布 設(shè)完成。GPS構(gòu)成-全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：（

11、1 ）地面控制部分，由主控站（負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個(gè)地面控制系統(tǒng) 的工作）、地面天線（在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電 文）、監(jiān)測(cè)站（數(shù)據(jù)自動(dòng)收集中心）和通訊輔助系統(tǒng)（數(shù)據(jù) 傳 輸）組成；（2）空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在 6個(gè)道 平面上；（3）用戶裝置部分，主要由 GPS接收機(jī) 和衛(wèi)星天線組成。GPS原理-24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的 高空上，以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻 ， 在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到 4顆以上的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測(cè)中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成 3個(gè)方程式，解岀

12、觀測(cè)點(diǎn)的位置（X,Y,Z ） o考慮到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí) 際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第 4顆 衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度。事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住 4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)， 接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組 4顆，然后通 過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精 度。由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS （ DGPS ）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺(tái)）進(jìn) 行 GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得岀一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分GPS,定位精度可提高到5米。和你的搭檔統(tǒng)計(jì)一下：日常生活中哪些方面應(yīng)用了全球定位系統(tǒng)（GPS ） ?物理思想方法系列 建物理模型法物理學(xué)很大程度上，可以說是一門模型課？無論是所研究的 實(shí)際物體，還是物理過程或是物理情境，大都