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

第五章 抛体运动 5.2 运动的合成与分解 人教版（2019） 授课人：王婷 2022-2023学年高中物理同步备课必修第二册 1 问题 对于直线运动中，建立一维坐标，据运动规律，就可以确定任意时刻的位置，进而知道它的运动轨迹。如果研究复杂的运动，我们怎么办呢？ 汽车延直线公路行驶 翻滚的过山车 课堂导入 观察蜡块的运动 1、蜡块A沿玻璃管上升,观察玻璃管上升的速度。 实 验 2、在蜡块匀速上升的同时，玻璃管沿水平方向向右匀速移动，观察蜡块的运动情况。 实 验 3、实验结论 （1）水平方向：蜡块随管向右做匀速直线运动。 （2）竖直方向：蜡块相对管向上做匀速直线运动。 （3）在背景前我们看到蜡块相对背景是向右上方运动。 蜡块实际是什么运动？ 问题 实 验 蜡块运动的轨迹 水平方向：蜡块随玻璃管匀速运动 竖直方向：匀速运动 y x 经过时间t 水平方向：x=vxt 竖直方向：y=vyt 消去变量t，实际运动轨迹： 结论：蜡块的运动轨 迹是条直线 定值 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 蜡块运动的速度 水平方向：蜡块随玻璃管匀速运动 竖直方向：匀速运动 y x 经过时间t 实际速度大小 结论：蜡块的运动是 匀速直线运动 实际速度方向 vy vx v θ 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 运动的合成与分解 02 8 1、什么是运动的合成？什么是运动的分解？ 运动的合成与分解遵从什么法则？ 2、水平、竖直方向的运动与实际的运动是同时进行的吗？ 3、水平、竖直方向的运动与实际的运动产生的效果一样吗？ 4、水平、竖直方向的运动与实际的运动是发生在同一个物体上吗？ 5、水平、竖直方向的运动与实际的运动可以分开研究吗？。 思 在下图所示的实验中，如果将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀加速移动，若玻璃管内壁是光滑的，蜡块的轨迹还是一条直线吗？ 蜡块的轨迹不再是一条直线，而是一条曲线。 思考与讨论 讨论互成角度的两直线运动的合运动性质 1、两个匀速直线运动的合运动是什么运动？ 2、一个匀速直线，一个匀变速直线运动的合运动是什么运动？ 3、两都是从静止开始的互成角度匀加速直线运动的合运动是什么运动？ 4、两个初速度都不为零，互成角度匀加速直线运动的合运动是什么运动？ 判断轨迹关键：看合速度与合加速度是否共线 议 1.合运动与分运动的概念 2.合运动与分运动的关系 (3) 独立性---各分运动独立进行，互不影响。 (2) 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； 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。 (3) 同体性---合运动与分运动必须对应同一个物体的运动； 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:根据运动的实际效果分解，也可以正交分解。 ⑵遵循规律:平行四边形法则 a a1 a2 v1 v2 v ⑶运动的合成与分解是指 x、v、 a 的合成与分解。 A B x x1 x2 位移的合成 速度的合成 加速度的合成 运动的合成是唯一的，而分解不是唯一的，通常按运动所产生的实际效果分解。 【例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为30°，自动扶梯前进的速度是0.76m/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（如图所示）。哪位顾客先到达楼上？如果该楼层高4.56m，甲上楼用了多少时间？ 分析：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 v甲y＝v甲sinθ＝0.76×sin30°m/s＝0.38m/s 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12s。 课本例题 解析： 【例题】如图所示，红蜡块能在竖直放置并装满水的玻璃管中匀速上升，若红蜡块从A点开始，沿玻璃管匀速上升的同时，使玻璃管水平向右做直线运动且玻璃管到CD处时红蜡块恰在D点，则下列说法不正确的是 (　　) A.若玻璃管匀速运动，则蜡块的轨迹为直线P B.若玻璃管匀加速运动，则蜡块的轨迹可能为曲线R C.若玻璃管匀加速运动，则蜡块的轨迹可能为曲线Q D.若玻璃管匀减速运动，则蜡块的轨迹可能为曲线R B 若玻璃管匀速运动，两分运动均为匀速直线运动，合运动为匀速直线运动，故蜡块的轨迹为直线P，故A正确；若玻璃管匀加速运动，合力的方向水平向右，轨迹会向受力方向弯曲，故蜡块的轨迹可能为曲线Q，故B错误，C正确；若玻璃管匀减速运动，合力的方向水平向左，轨迹会向受力方向弯曲，故蜡块的轨迹可能为曲线R，故D正确． 典例解析 【例题】如图所示，在一张白纸上放置一根直尺，沿直尺的边缘放置一块直角三角板．将三角板沿直尺水平向右匀速直线运动，同时将一支铅笔从三角板直角边的最下端沿直角边向上运动，而且向上的速度越来越大，则铅笔在纸上留下的痕迹可能是( ) C A.  B.  C.  D.  版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 【典例】下列对运动的合成与分解的理解正确的是（　　） A．质点的合位移一定大于两分位移 B．质点运动时，合运动的时间等于两分运动所需时间之和 C．质点的合速度等于两分速度的代数和 D．质点的合速度应为两分速度的矢量和 D 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【典例】一质量为2kg的质点在xOy平面内运动，在x方向的x-t图像和y方向的v-t图像分别如图所示。则该质点（　　） A．初速度大小为8m/s B．所受的合力大小为8N，沿y轴正方向 C．0-2s速度逐渐增大 D．0-2s的位移大小为 m D 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 解析： 【例题】如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度 (　　) A．大小和方向均不变 B．大小不变，方向改变 C．大小改变，方向不变 D．大小和方向均改变 A 橡皮参与了两个分运动，一个是沿水平方向与铅笔速度相同的匀速直线运动，另一个是沿竖直方向与铅笔移动速度大小相等的匀速直线运动，这两个直线运动的合运动是斜向上的匀速直线运动，故A正确． 典例解析 【例题】在光滑的水平面上建立xOy平面直角坐标系，一质点在水平面上从坐标原点开始运动，沿x方向和y方向的xt图像和vyt图像分别如图甲、乙所示，则0～4 s内 (　 ) A．质点的运动轨迹为直线 B．质点的加速度大小恒为2 m/s2 C．4 s末质点的速度大小为2 m/s D．4 s末质点离坐标原点的距离为16 m 解析： C 质点沿x轴以速度vx＝＝＝2 m/s做匀速直线运动，沿y轴做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a＝＝ m/s2＝1 m/s2，故合运动的轨迹不是直线，故A、B错误；由题图乙知，4 s末质点沿y轴的速度vy＝4 m/s，合速度为v＝ ＝ m/s＝2 m/s，故C正确；4 s内质点沿x轴、y轴的位移分别为x＝vxt＝2×4 m＝8 m，y＝at2＝ ×1×42 m＝8 m，故合位移为s＝ ＝ m＝8 m，故4 s末质点离坐标原点的距离为8 m，故D错误． 典例解析 【例题】物体由静止开始自由下落，一小段时间后突然受一恒定的水平向右的风力的影响，但着地前一段时间风突然停止，则其运动的轨迹可能是图中的( ) C A.  B.  C.  D.  版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 解：（1）物体沿x方向上的初速度v0x=3 m/s，沿y方向上的初速度v0y=0，所以其合初速度为v0=3 m/s； （2）t1=8 s时物体沿x方向上的速度v8x=3 m/s，沿y方向上的速度v8y=4 m/s， 此时物体的速度 v8= m/s =5 m/s； （3）t2=4 s时物体在x方向上的位移，x=4×3 m=12 m； 在y方向上的位移y=×4×2m =4 m，则总位移s=m 。 【例题】质量m=2 kg的物体在光滑水平面上运动，其两个相互垂直的x、y方向上的分速度和随时间变化的图线如图所示，求： （1）物体的初速度大小； （2）t1=8 s时物体的速度大小； （3）t2=4 s时物体的位移大小。 做一做 两个不共线分运动的合成 03 25 （1）两个都是从静止开始的互成角度匀加速直线运动的合运动是什么运动？ （2）两个初速度都不为零互成角度匀加速直线运动的合运动是什么运动？ 一定是匀加速直线运动 可能是匀变速直线运动，也有可能是匀变速曲线运动 v v2 v1 a1 a2 a v v2 v1 a1 a2 a 想一想 判断轨迹的关键：看合加速度、合速度是否在一条直线上。 (1)两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。 (2)一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动合成时,由于其加速度与合速度不在同一条直线上,故合运动是匀变速曲线运动。 (3)两个都是从静止开始的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动。 (4)两个匀加速直线运动的合运动,可能是直线运动,也可能是曲线运动,但一定是匀变速运动。 互成角度的两个直线运动的合运动的性质 规律：合初速度与合外力是否在同一直线 可能直线运动 可能曲线运动 匀变速直线运动 匀变速直线运动 曲线运动 匀变速直线运动 匀速直线运动 匀速直线运动 直线运动 匀速直线运动 合运动 分运动 可能直线运动 可能曲线运动 曲线运动 直线运动 可能直线运动 可能曲线运动 曲线运动 曲线运动 两个不共线分运动的合成 典例分析 04 29 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 Lavf58.20.100 【解析】A．物体在x方向做匀速运动，速度为 y方向做初速度为8m/s，y方向的加速度 则y方向做加速度为4m/s2的匀减速运动，则合初速度大小为 ，选项A错误； B．所受的合力大小为 ，沿y轴负方向，选项B错误； C．0-2s内x方向速度不变，y方向速度减小，则合速度逐渐减小，选项C错误； D．0-2s内x方向的位移x=2m，y方向位移 则位移大小为 ，选项D正确。故选D。 $$