第5章 第2节 运动的合成与分解（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册 (人教版2019)

第2节　运动的合成与分解 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．理解合运动与分运动的概念，能对简单平面运动进行合成与分解。 2．会根据研究问题的需要建立合适的平面直角坐标系，并用函数描述直线运动 通过运动的合成与分解，初步体会把复杂运动分解为简单运动的物理思想，并能用这个思想解决类似的简单问题 通过运动的合成与分解的实例分析，增强将物理知识应用于生产和生活的意识 [对应学生用书P4] 知识点一 一个平面运动的实例 1．蜡块的运动❶：蜡块既向上做匀速运动，又由于玻璃管的移动向右做匀速运动，以黑板为背景我们看到蜡块向右上方运动。 2．建立坐标系：研究蜡块在平面内的运动，可以选择建立平面直角坐标系。 以蜡块开始匀速运动的位置为原点O，以水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的正方向，建立平面直角坐标系。 3．蜡块运动的轨迹 (1)蜡块运动的位置：蜡块x坐标的值等于它与y轴的距离，y坐标的值等于它与x轴的距离。以vx表示玻璃管向右匀速移动的速度，以vy表示蜡块沿玻璃管匀速上升的速度❷，则在某时刻t，蜡块的位置P的坐标：x＝vxt，y＝vyt。 (2)蜡块运动的轨迹：在x、y的表达式中消去t，得到y＝x，可见此式代表的是一条过原点的直线，即蜡块的运动轨迹是直线。 4．蜡块运动的速度 (1)蜡块速度v与vx、vy的关系式v＝。 (2)速度矢量v与x轴正方向的夹角θ的正切为tan θ＝。 知识点二 运动的合成与分解 1．合运动与分运动：蜡块沿玻璃管向上的运动和它随着玻璃管向右的运动，都叫作分运动；而蜡块相对于黑板向右上方的运动叫作合运动。 2．运动的合成与分解：由分运动求合运动的过程，叫作运动的合成；由合运动求分运动的过程，叫作运动的分解。 3．运动的合成与分解是分析复杂运动时常用的方法，遵从矢量运算法则。运动合成与分解的思想和方法对分运动是变速运动的情况也是适用的❸。 1．合运动与分运动是同时进行的，时间相等。(　　√　　) 2．合运动一定是实际发生的运动。(　　√　　) 3．合运动的速度一定比分运动的速度大。(　　×　　) 4．两个夹角为90°的匀速直线运动的合运动，一定也是匀速直线运动。(　　√　　) 5．由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小。(　　×　　) 批注❶：蜡块的运动是蜡块的实际运动，是指相对黑板的运动。 批注❷：水平方向：蜡块随玻璃管向右做匀速直线运动，即蜡块相对黑板的水平运动。 竖直方向：蜡块相对玻璃管向上做匀速直线运动。 批注❸：运动的合成与分解是研究运动的重要方法，将复杂的曲线运动变为两个直线运动的合成(矢量加法)，提供一种解决复杂运动问题的思路。 运动的合成与分解适用于任何运动(包括直线运动)，从不同视角分析同一问题是重要的科学方法。 [对应学生用书P5] 探究点一　运动的合成与分解　(运动观念之形成) ►情境探究 如图所示是小球抛出后在水平面上弹跳的图片，怎样研究、描述这样的曲线运动呢？ 提示：建立平面直角坐标系，描述沿坐标轴的运动。 ►探究归纳 1．运动的合成与分解是指对位移、速度、加速度的合成与分解。 注意：速度、位移、加速度都是矢量，合成时均遵循平行四边形定则。 2．位移的合成、速度的合成、加速度的合成 3．合运动与分运动的四个特性 等时性 各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同 等效性 各分运动的共同效果与合运动的效果相同 同体性 各分运动与合运动是同一物体的运动 独立性 各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响 4．常见的两种运动分解方法 (1)效果分解法：根据运动的实际效果来确定两个分运动的方向，进行分解。 (2)正交分解法：建立直角坐标系，将运动分解到两个相互垂直的方向上。 ►对点例练 如图所示，在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动，随后降落伞张开，跳伞员做减速运动，速度降至一定值后便不再降低，跳伞员以这一速度做匀速运动直至落地。无风时某跳伞运动员竖直下落，着地时的速度是4 m/s。有风时风使他以3 m/s的速度沿水平方向向东运动，则他的着地速度是(　　) A．3 m/s B．4 m/s C．5 m/s D． m/s C　解析：他的着地速度是水平速度和竖直速度的合速度，即v＝＝ m/s＝5 m/s，C正确。 [训练1] (2021·吉林白城大安六中高一下月考)关于运动的合成，下列说法正确的是(　　) A．合运动的时间等于分运动的时间之和 B．合运动的时间大于任意一个分运动的时间 C．合运动的时间小于任意一个分运动的时间 D．合运动和分运动是同时进行的 D　解析：合运动与分运动的时间相等，是同时进行的，A、B、C错误，D正确。 探究点二　合运动性质和轨迹的判断　(科学思维之提升)