5.2 运动的合成与分解 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册

运动(力)的合成与分解 人教版(2019)高中物理必修第一册 1 新知导入 x/m 0 30 20 10 40 在直线运动中,建立一维坐标系,就可以描述任意时刻的位置,分析其位置变化,进一步就可以求出速度,判断运动性质,找到其动力学规律。 如果研究复杂的运动,比方说右图的曲线运动,我们怎么办呢? 直线运动中所学的方法和知识在分析曲线运动时还能派上用场嘛? 1:人相对电梯向上走(1m/s) 2:人随电梯向上匀速(2m/s) 3:人相对地向上运动(?m/s) 分运动 合运动 独立性(两分运动互不影响) 同一性(人) 同时性(同时开始,同时结束) 等效 替换关系 新知讲解 1、合运动和分运动 (1)合运动:物体实际的运动叫合运动 ——与实际的运动轨迹(直线、曲线)相对应 (2)分运动:物体同时参与合成运动的运动叫分运动 ——每个分运动都独自产生其对应的运动效果 新知讲解 2、合运动和分运动的关系 (1):各分运动之间互不干扰,彼此独立,具有独立性 (2):合运动与分运动必须描述同一物体,称为同一性 (3):合运动和分运动具有同时性,同时开始,同时结束 (4):合运动与分运动共同作用在效果上是等效 替代的关系。 新知讲解 (1)由分运动求合运动的过程叫运动的合成。 (2)由合运动求分运动的过程叫运动的分解。 3、运动的合成与分解 类似于力的合成和分解 5、运动的合成与分解即为描述运动的物理量的合成与分解 都遵守平行四边形定则。 新知讲解 位移合成与分解 速度合成与分解 加速度合成与分解 x x2 x1 v v2 v1 a a2 a1 分位移 分位移 合位移 分速度 分速度 分加速度 分加速度 合速度 合加速度 运动的合成是惟一的,而运动的分解不是惟一的,通常按运动所产生的实际效果分解。 7 (1)如果河水静止,人能垂直到达对岸么? (2)如果河水匀速向下游流动呢,人能垂直到达对岸么?如果不能,到达对岸的位置会偏向上游还是下游,为什么? (3)如果河水加速向下游流动呢? 一个平面运动的实例 演示 观察红蜡块的运动 1、实验器材 红蜡做的小圆柱体、一端封闭长约1m的玻璃管、清水 实例分析 为分析类似上面的运动,我们可以从一个简单的平面运动开始研究 在一段封闭、长约1米的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡烛做的小圆柱体A,将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧,把玻璃管倒置,蜡块A沿玻璃管上升。 如果在玻璃管旁边竖立一把刻度尺,可以看到,蜡块上升的速度大致不变,即蜡块做匀速直线运动。 在蜡块匀速上升的同时,将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动,观察蜡块的运动情况。 同学们可以想象一下蜡块的运动 在蜡块匀速上升的同时,将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动,观察蜡块的实际运动情况。 新知讲解 2、实验结论 那么,蜡块向右上方的这个运动是什么样的运动呢?要想定量地研究蜡块的运动,就要建立坐标系,具体分析。 (1)水平方向:蜡块随管向右做匀速直线运动(vx)。 (2)竖直方向:蜡块相对管向上做匀速直线运动(vy)。 (3)实际上:我们看到蜡块相对黑板是向右上方运动的。 新知讲解 二、理论分析红蜡块的运动 1、建立坐标系 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 轴的方向,建立平面直角坐标系。 蜡块的位置 O 蜡块的位置P的坐标: x = vx t y = vy t P( x,y) 基于分运动间的独立性 x y 新知讲解 2、蜡块运动的轨迹 x = vx t y = vy t 在数学上,关于 x、y 两个变量的关系式可以描述一条曲线(包括直线)。 y =——x vx vy 上面 x、y 的表达式中消去变量 t, 这样就得到: 由于vx 和vy 都是常量,所以 也是常量 — vx vy 代表的是一条过原点的直线,也就是说,蜡块的运动轨迹是直线。 两个匀速直线运动的合运动也是直线运动 新知讲解 从计时开始到时刻t,蜡块运动位移的大小是 3、蜡块运动的合位移(矢量的合成) 位移的方向 O vx vy OP= =t vx2 + vy2 x2 + y2 合位移OP 平行四边形定则 水平位移x 竖直位移y 新知讲解 4、蜡块运动的合速度(矢量的合成) 蜡块的位置 合速度V Vy Vx O 如图所示:速度 v 与vx 、vy 的关系可根据勾股定理写出它们之间的关系: v = vx2 + vy2 vx vy 根据三角函数的知识 P 平行四边形定则 (1)如果河水静止,人能垂直到达对岸么? (2)如果河水匀速向下游流动呢,人能垂直到达对岸么?如果不能,到达对岸的位置会偏向上游还是下游,为什么? (3)如果河水加速向下游流动呢? 新知讲解 水平方向上:v0=0, a=2m/s2的匀加速直线运动 竖直方向上:v=2m/s 的匀速