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 物 理 思考与讨论 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，还是会偏上游或下游？为什么？ A B C v 过河 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 在一端封闭、长约 1 m 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。把玻璃管倒置（图乙），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。 实验探究：观察蜡块的运动 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（图丙），观察蜡块的运动情况。 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 观察2： 蜡块速度的大小和方向是否发生变化？ 观察1： 蜡块在做什么样的运动？它的轨迹是直线还是曲线？ 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 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 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 1.建立坐标系 研究物体的运动时，坐标系的选取很重要。研究物体在平面内的运动时，可以选择平面直角坐标系。 在研究蜡块的运动时，我们以蜡块开始匀速运动的位置为原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 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 O x y P(x，y) 坐标随时间变化的关系式 水平方向（匀速）：x=vxt 竖直方向（匀速）：y=vyt 消去时间t得： ——蜡块的运动轨迹为直线 2.蜡块运动的轨迹 θ θ vy vx 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 3.蜡块运动的速度 O x y P ( x,y) vx vy v θ θ 经过时间t,实际速度大小 实际速度方向 速度的大小和方向保持不变 综上，蜡块做匀速直线运动 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 经过时间t，则： 4.实际位移大小： 实际位移方向: 同学们注意到，我们在处理上述问题时是将两个运动分开处理的，这些运动与物体的实际运动之间又有什么关系呢？ 5.2 运动的合成与分解 一、 一个平面运动的实例 y 水平方向：玻璃管匀速运动 竖直方向：匀速运动 x 分运动 分运动 合运动 5.2 运动的合成与分解 二、 合运动与分运动 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。 合运动 分运动 运动的合成 运动的分解 2.遵循规律:平行四边形法则 分解原则:一般根据运动的实际效果分解，也可以正交分解。 5.2 运动的合成与分解 二、合运动与分运动 思考与讨论： 1.蜡块实际的运动与水平和竖直的分运动在效果上是什么关系？ 2.蜡块运动的时间，与蜡块在竖直方向由底部运动到顶端的时间是什么关系？ 3.如果将试管以更大的速度向右运动，蜡块在竖直方向的运动情况变不变？ 等效性：合运动与分运动可以“等效替代” 等时性: 各分运动与合运动是同时开始、同时结束的，所经历的时间相等； 独立性：分运动各自独立 互不影响 同体性：各分运动与合运动是同一个物体的运动。 5.2 运动的合成与分解 二、合运动与分运动 a a1 a2 v1 v2 v 运动的合成与分解是指 x、v、 a 的合成与分解。 A B x x1 x2 分速度 分速度 合速度 分加速度 合加速度 位移的合成 速度的合成 加速度的合成 分加速度 合位移 分位移 分位移 运动的合成是唯一的，而分解不是唯一的 5.2 运动的合成与分解 三、运动的合成与分解 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，甲上楼用了多少时间？ 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。 5.2 运动的合成与分解 思考与讨论 　　如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，在与它垂直方向上的分运动是匀加速直线运动 ，合运动的轨迹是什么样的？ 方法3.理论分析 方法2.描点作图 方法1.实验验证 探究方法： 在上述实验中：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，观察蜡块的合运动是什么样的运动？ 匀速直线运动 5.2 运动的合成与分解 思考与讨论 方法1.实验验证： 5.2 运动的合成与分解 思考与讨论 设： 时间t(s) 0 1 2 3 横坐标x(m) 纵坐标y(m) 0 0 1 1.5 4 2 7.5 3 方法2.描点作图 　　如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，在与它垂直方向上的分运动是匀加速直线运动 ，合运动的轨迹是什么样的？ y/m x/m 0 2 4 6 8 6 4 2 8 5.2 运动的合成与分解 思考与讨论 根据物体做曲线运动的条件： 加速度与合速度不在同一条直线上， 物体一定做曲线运动。 0 方法3.理论分析 θ 　　如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，在与它垂直方向上的分运动是匀加速直线运动 ，合运动的轨迹是什么样的？ 轨迹 5.2 运动的合成与分解 三、运动的合成与分解 两个不共线分运动的合成 分运动 合运动 匀速直线运动 匀速直线运动 直线运动 匀速直线运动 匀变速直线运动 曲线运动 匀变速直线运动 匀变速直线运动 可能直线运动 可能曲线运动 直线运动 曲线运动 可能直线运动 可能曲线运动 曲线运动 曲线运动 可能直线运动 可能曲线运动 规律：合初速度与合外力是否在同一直线 5.2 运动的合成与分解 如图所示，运动员将铅球以8m/s的速度斜向上投出，速度方向与水平方向的夹角为450，该速度在水平方向的分速度大小是（　　） A．8m/s B． C．4m/s D． B 5.2 运动的合成与分解 如图所示，蜡块在竖直玻璃管内水中匀速上升的同时，玻璃管由静止开始沿水平向右加速运动，则观察到蜡块的实际运动轨迹可能是（    ） A．曲线a B．直线b C．曲线c D．曲线d A 5.2 运动的合成与分解 BD 5.2 运动的合成与分解 四、小船渡河模型 船的实际运动 v（相对于河岸的运动）可看成是随水以速度 v水 漂流的运动和以速度 v船 相对于静水的划行运动的合运动。 5.2 运动的合成与分解 四、小船渡河模型 d 当v船 垂直于河岸时，渡河时间最短： v船 v水 tmin= v船 d v θ tanθ= v水 v船 最短时间渡河 5.2 运动的合成与分解 四、小船渡河模型 最短位移渡河 d 当合速度v 方向垂直于河岸时，渡河位移最短，且为河宽d 。 v船 θ v水 渡河时间： t = = v d v船 sinθ d cosθ= v船 v水 v 情景1：v船>v水 5.2 运动的合成与分解 四、小船渡河模型 最短位移渡河 d 当v船方向与合速度v 方向垂直时，有最短渡河位移lmin 。 最短位移： t = v lmin cosθ= v水 v船 v水 lmin lmin= cosθ d B C D E A v船 θ θ θ 渡河时间： v v船 情景2：v船<v水 5.2 运动的合成与分解 五、关联速度模型 如图，绳以恒定速率v 沿水平方向通过定滑轮牵引小船靠岸，当绳与水面夹角为θ 时，船的速度为多大？ v θ A B C v∥ 沿绳 垂直于绳 v⊥ v船 若要使船匀速靠岸，则拉绳的速度v有何特点？（匀速？加速？减速？） 5.2 运动的合成与分解 五、关联速度模型 算一算：如图,A、B两个物体用细绳相连，A在力F作用下在水平面上运动，B在竖直方向运动。当细绳与水平面间的夹角为θ时，B的速度为v1,求此时物体A的速度多大？ B θ V1 F A v1 v2 v1 v θ v1=vcosθ v=v1/cosθ 解题关键：找到真正的合速度（实际速度） 5.2 运动的合成与分解 五、关联速度模型 1.“关联速度”特点：用绳、杆相牵连的物体，在运动过程中，两物体的速度通常不同，但物体沿绳或杆方向的速度分量大小相等。 丙　　　　　　　 丁 甲　　　　　　　　　乙 2.常见的模型： 5.2 运动的合成与分解 五、关联速度模型 1.先确定合运动的方向（物体实际运动的方向），然后分析这个合运动所产生的实际效果（一方面是使绳或杆伸缩的效果，另一方面是使绳或杆转动的效果）。 2.确定两个分速度的方向（沿绳或杆方向的分速度和垂直于绳或杆方向的分速度）。 3.按平行四边形定则将合速度进行分解，画出速度分解图。 解题思路： 5.2 运动的合成与分解 课堂小结 独立性、等时性、等效性 5.2 运动的合成与分解 运动的合成与分解 合运动与分运动 运动的合成与分解 运动的合成 运动的分解 实例分析 小船过河 关联速度 谢谢！ 5.2 运动的合成与分解 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$