5.2 运动的合成与分解 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

5.2 运动的合成与分解 第五章 抛体运动 人教版（2019）必修 第二册 1.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。 2.理解很多与分运动的概念，能对简单平面运动合成与分解。 3.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。 学习目标 若人在河中始终保持头朝正前方游向对岸，你认为他会在对岸的正前方到达，还是会偏向上游或下游？为什么？ 导入新课 演示实验 红蜡块在平面内的运动 一、一个平面运动的实例 红蜡做的小圆柱体、一端封闭长约1m的玻璃管、清水 【实验器材】 ⑴在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满清水，水中放一个 红蜡做的小圆柱体A， 将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧。 ⑵把玻璃管倒置，蜡块A沿玻璃管上升,观察玻璃管上升的速度。 ⑶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。 【实验步骤】 观察1： 蜡块在做什么样的运动？它的轨迹是直线还是曲线？观察2： 蜡块速度的大小和方向是否发生变化？ 观察蜡块的运动 R R ⑴水平方向： ⑵竖直方向： 问题：如果一个蜡块在x方向以速度vx做匀速直线运动，在y方向以速度vy做匀速直线运动， 试分析： (1)蜡块的运动轨迹； (2)蜡块的运动速度。 【实验分析】 蜡块随管向右做匀速直线运动。 蜡块相对管向上做匀速直线运动。 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 1.建立直角坐标系 若以vx 表示玻璃管向右移动的速度，以 vy 表示蜡块沿玻璃管上升的速度， 则有 0 x y P ( x,y) vx vy S θ x y ——过原点的直线 2、蜡块运动的轨迹 蜡块的位置 v vx vy O 3、蜡块运动的速度 如图所示：速度 v 与vx 、vy 的关系： 4、蜡块运动的位移 从计时开始到时刻t，蜡块运动位移的大小是 位移的方向 1、合运动与分运动的概念 一个物体实际发生的运动产生的效果跟另外两个运动共同产生的效果相同,这一物体实际发生的运动叫做这两个运动的合运动，这两个运动叫做这以实际运动的分运动。 二、运动的合成与分解 2、合运动与分运动的关系 (2) 独立性---各分运动独立进行，互不影响； (3) 等效性----各分运动的规律叠加起来和合运动的规律等效。 (1) 等时性---合运动和分运动经历的时间相等； 3、运动的合成与分解 合运动 分运动 运动的合成 运动的分解 ⑴分解原则: ⑵遵循规律: ⑶运动的合成与分解实质： A B x x1 x2 位移的合成 v1 v2 v 速度的合成 a a1 a2 加速度的合成 平行四边形法则 根据运动的实际需要分解，也可以正交分解。 指 x、v、a 的合成与分解。 例.某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15 m，自动扶梯与水平面的夹角为30°，自动扶梯前进的速度是0.76 m/s。 有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼。 哪位顾客先到达楼上？如果该楼层高4.56 m，甲上楼用了多长时间？ 解析：甲、乙两位顾客在竖直方向上的位移相等，可考虑比较他们在竖直方向的分速度。由竖直方向的位移和竖直方向的速度，可求出上楼所用的时间。 解：如图所示，甲在竖直方向的速度 乙在竖直方向的速度 因此v甲y > v乙,甲先到楼上。 甲比乙先到达楼上，甲上楼用了12 s。 练习 关于运动的合成和分解，下列说法正确的是 （ ） A. 匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线 B. 合运动的时间等于两个分运动的时间之和 C. 曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上 D. 分运动是直线运动，则合运动必是直线运动 A 问题一：如果蜡块在x方向做初速度为零，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向做初速度为零，加速度为ay的匀加速直线运动，试分析： (1)蜡块的运动轨迹； (2)蜡块的合运动是什么性质的运动。 (1)初速度为零的匀加速直线运动的合运动是直线运动。 (2)合运动是匀变速直线运动，合加速度满足平行四边形定则。 结论： 问题二：如果蜡块在x方向做初速度为vx，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向做初速度为vy，加速度为ay的匀加速直线运动， 则：蜡块的运动轨迹可能为直线吗？ 结论：有可能，只要合速度与合加速度的方向在同一直线上。 问题三：如果蜡块在x方向做初速度为零，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向以vy的速度做匀速直线运动，则运动轨迹是直线吗？ 怎样判断两个直线运动的合运动的轨迹是直线还是曲线？ 直线运动 曲线运动 小结 依据： 结论 物体做曲线运动的条件 两直线运动的合运动的性质和轨迹由各分运动的性质及合初速度与合加速度的方向和大小关系决定。 训练 有一个质量为2kg 的质点在Oxy(平面直角坐标系)平面内运动,在x方向的速度图像和y方向的位移图像分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是 （ ） A.质点所受的合力大小为3 N B.质点的初速度大小为3 m/s C.质点做匀变速直线运动 D.t=2 s时,质点的速度大小为7 m/s A 1.合运动和分运动之间满足怎样的关系? 独立性、等时性、等效性 2.运动的合成与分解的实质: 就是描述运动的物理量(v、a、x)的合成与分解 3.运动的合成与分解的目的: 研究复杂运动的规律 4.运动的合成与分解所体现的科学方法: 化繁为简，化难为易 学科网原创 课堂小结 Lavf58.30.100 解析:由题图可知,ax=1.5m/s2,ay=0,vy=-4m/s,故质点所受的合力Fmax=3N,方向沿+x方向,A正确。 质点的初速度大小为v0= m/s=5m/s,方向与x方向成53°,B错误。 力的方向与初速度方向不共线,质点做曲线运动,C错误。 t=2s时, x方向的速度大小为6m/s,而y方向的速度大小为4m/s,因此质的速度大小为 m/s= m/s,故D错误。 $$