第一章 第二节 运动的合成与分解-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

第二节　运动的合成与分解 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道用坐标系描述物体的位置和位移的方法. 2.知道什么是合运动和分运动，以及运动的合成与分解遵循平行四边形法则. 3.知道运动的合成与分解的思想，并能够运用合成与分解的方法研究复杂问题. 　运动的分析 1．把曲线运动转化为简单的直线运动进行研究，运动的合成与分解是解决这一问题的基本方法．　　　　　　　　　　 2．用小锤击打弹性金属片，使球沿水平方向飞出．球从抛出点A沿曲线路径运动到落地点D. 从运动的效果来看，这一过程可以分解为两个同时进行的分运动，一个是在水平方向上从点A到点B的直线运动，另一个是在竖直方向上从点A到点C的直线运动．实际发生的运动可以看成上述两个分运动合成的结果． 用小锤击打弹性金属片，使球1沿水平方向飞出，完全相同的球2被同时松开做自由落体运动．无论球1水平飞出的初速度多大，两球总是几乎同时落地，这表明球1在竖直方向上的分运动是什么性质的运动？两个方向的分运动互相影响吗？ 提示：自由落体运动　两个分运动互不影响，具有独立性． 　位移和速度的合成与分解 研究表明，和力的合成与分解类似，位移的合成与分解同样遵循平行四边形法则，由位移、时间和速度的关系可知，速度的合成与分解也同样遵循平行四边形法则． 我们学过的哪些物理量在运算时遵循平行四边形法则？ 提示：力、位移、速度、加速度 　运动合成与分解的理解 [思考探究] 　在如图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相同． (1)将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两个小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出，观察有什么现象发生？ 提示：两个小铁球同时到达E处，发生碰撞． (2)改变轨道M的高度，两个小球仍然会发生碰撞，说明了什么？ 提示：这说明小球在竖直方向上的运动并不影响它在水平方向上的运动． (3)通过以上分析，你能得出什么结论？ 提示：竖直方向上的运动与水平方向的运动互不影响，是独立的运动． [思维深化] 1．合运动与分运动的判定：在一个具体运动中，物体的实际运动是合运动，合运动往往是物体相对于静止地面的运动或相对于静止参考系的运动． 2．合运动与分运动的理解 (1)合运动与分运动的关系 等时性 各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等(不同时的运动不能合成) 独立性 一个物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，互不影响 等效性 各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果 同体性 各分运动与合运动都是同一物体参与的运动 (2)两点注意 ①物体实际运动的方向是合速度的方向． ②只有同时运动的两个分运动才能合成． 　关于两个分运动的合运动，下列说法中正确的是(　　) A．合运动的速度一定大于两个分运动的速度 B．合运动的速度一定大于一个分运动的速度 C．合运动的方向就是物体实际运动的方向 D．由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小 【解析】　合速度的大小可以大于分速度的大小，也可以小于分速度的大小，还可以等于分速度的大小，故A、B均错；仅知道两个分速度的大小，无法画出平行四边形，也就不能求出合速度的大小，故D错，只有C正确． 【答案】　C [针对训练] 1．游泳运动员以恒定的速率垂直河岸横渡，当水速突然增大时，对运动员横渡经历的位移、时间产生的影响是(　　) A．位移增加、时间增加 B．位移增加、时间缩短 C．位移增加、时间不变 D．位移、时间均与水速无关 解析：根据运动的独立性原理，运动员横渡过河所用的时间与水速无关，据此可以判断：运动员横渡的时间不会受水速的影响，即时间不变；但水速变大时将导致运动员顺水而下的位移增大，从而导致总的位移增大，选项C正确． 答案：C 　运动合成与分解的应用 [思考探究] 如图所示，在军事演习中，飞机常常一边匀加速收拢绳索提升战士，一边沿着水平方向匀速飞行，请思考： (1)战士在水平方向上和竖直方向上分别做什么运动？ 提示：战士水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动． (2)战士的合速度的大小、合位移的大小如何计算？ 提示：合速度、合位移都可以应用平行四边形法则计算，如图所示． [思维深化] 1．合运动与分运动的求解方法 不管是运动的合成还是分解，其实质是对运动的位移s、速度v和加速度a的合成与分解．因为位移、速度、加速度都是矢量，所以求解时遵循的原则是矢量运算的平行四边形法则(或三角形法则)． 2．互成角度的两个直线运动的合成 分运动 合运动 两个匀速直线运动 匀速直线运动 一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动 匀变速曲