高中物理 第一章 抛体运动 第2讲 运动的合成与分解课件 粤教版必修2.ppt

第一章 抛体运动 第2讲运动的合成与分解 目标定位1 理解运动的独立性 合运动与分运动 2 掌握运动的合成与分解的方法 平行四边形定则 3 会用平行四边形定则分析速度 位移的合成与分解问题 一 分运动与合运动如果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 我们就把这一物体实际发生的运动叫做这两个运动的 这两个运动叫做这一实际运动的 预习导学梳理 识记 点拨 效果相同 合运动 分运动 二 运动的独立性一个物体同时参与两个运动 其中的任意一个分运动并不因为有其他分运动而有所改变 即两个分运动 这就是运动的独立性 独立进行 彼此互不影响 三 运动的合成与分解1 定义 1 运动的合成 已知分运动求 2 运动的分解 已知合运动求 2 法则 遵循矢量运算法则 合运动 分运动 平行四边形定则 3 举例 两个分运动互相垂直时 请分别作出s1 s2的合位移 v1 v2的合速度 如图1所示 图1 答案 想一想在满足平行四边形定则的前提下 可以将物体的速度任意分解吗 答案不可以 对物体速度的分解既要遵循平行四边形定则 又要根据实际运动效果 不能脱离物体的实际运动效果任意分解 课堂讲义理解 深化 探究 一 对分运动与合运动的理解1 合运动的判定 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 分运动与合运动的关系 1 等效性 各分运动的共同作用效果与合运动的作用效果相同 2 等时性 各分运动与合运动同时发生和结束 3 独立性 各分运动之间互不相干 彼此独立 互不影响 在解决此类问题时 要深刻理解 等效性 利用 等时性 把两个分运动与合运动联系起来 坚信两个分运动的 独立性 放心大胆地在两个方向上分别研究 例1如图2所示 一名92岁的南非妇女从距地面大约2700米的飞机上 与跳伞教练绑在一起跳下 成为南非已知的年龄最大的高空跳伞者 假设没有风的时候 落到地面所用的时间为t 而实际上在下落过程中受到了水平方向的风的影响 则实际下落所用时间 a 仍为tb 大于tc 小于td 无法确定 图2 解析水平风力并不影响跳伞者在竖直方向的运动规律 有风与无风的情况下 下落时间均为t 故a正确 答案a 二 运动的合成与分解1 运动的合成与分解的实质 运动的合成与分解实质上是对描述物体运动状态的位移 速度及加速度的合成与分解 2 运动的合成与分解的方法 位移 速度 加速度都是矢量 因此运动的合成与分解遵循矢量运算法则 应用平行四边形定则进行运动的合成与分解 3 小船渡河问题 1 渡河时间最短问题若要渡河时间最短 由于水流速度始终沿河道方向 不能提供指向河对岸的分速度 因此只要使船头垂直于河岸航行即可 由图3可知 图3 2 渡河位移最短问题 v水 v船 图4 船头与上游的夹角 满足如图4所示 4 绳联物体 的速度分解问题 绳联物体 指物拉绳 杆 或绳 杆 拉物问题 下面为了方便 统一说 绳 解题原则是 把物体的实际速度分解为垂直于绳和平行于绳的两个分量 例2质量m 2kg的物体在光滑水平面上运动 其分速度vx和vy随时间变化的图线如图5 a b 所示 求 图5 1 物体所受的合力 解析物体在x方向 ax 0 根据牛顿第二定律 f合 may 1n 方向沿y轴正方向 答案1n 方向沿y轴正方向 2 物体的初速度 解析由题图可知vx0 3m s vy0 0 则物体的初速度为v0 3m s 方向沿x轴正方向 答案3m s 方向沿x轴正方向 3 t 8s时物体的速度 解析由题图知 t 8s时 vx 3m s vy 4m s 即速度方向与x轴正方向的夹角为53 答案5m s 方向与x轴正方向的夹角为53 4 t 4s内物体的位移 例3小船在200m宽的河中横渡 水流速度是2m s 小船在静水中的航速是4m s 求 1 要使小船渡河耗时最少 应如何航行 解析如图甲所示 船头始终正对河对岸航行时耗时最少 答案船头正对河岸航行耗时最少 最短时间为50s 2 要使小船航程最短 应如何航行 解析如图乙所示 航程最短为河宽d 即应使v合的方向垂直于河对岸 故船头应偏向上游 与河岸成 角 答案船头偏向上游 与河岸成60 角 最短航程为200m 三 合运动性质的判断分析两个直线运动的合运动的性质时 应先根据平行四边形定则 求出合运动的合初速度v0和合加速度a 然后进行判断 1 若a 0时 物体沿合初速度v0的方向做匀速直线运动 2 若a 0且a与v0的方向共线时 物体做直线运动 a恒定时做匀变速直线运动 3 若a 0且a与v0的方向不共线时 物体做曲线运动 a恒定时做匀变速曲线运动 例4如图6所示 竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水 内有一个红蜡块能在水中以速度v匀速上浮 红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时 使玻璃管由静止水平匀加速向右运动 则蜡块的轨迹可能是 a 直线pb 曲线qc 曲线rd 无法确定 图6 解析红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动 在水平方向上做匀加速直线运动 所受合力水平向右 合力方向与合速度方向不共线 红蜡块的轨迹应为曲线 a错误 由于做曲线运动的物体所受合力应指向曲线弯曲的一侧 故b正确 c d错误 答案b 借题发挥互成角度的两个直线运动的合运动的性质 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 对点练习巩固 应用 反馈 对分运动与合运动的理解1 关于运动的合成 下列说法中正确的是 a 合运动的速度一定比每一个分运动的速度大b 合运动的时间一定比每一个分运动的时间大c 分运动的时间一定与它们合运动的时间相等d 合运动的速度可以比每个分运动的速度小 解析根据平行四边形定则 知合速度可能比分速度大 可能比分速度小 可能与分速度相等 故a错误 分运动与合运动具有等时性 故b错误 答案cd 合运动性质的判断2 塔式起重机模型如图7所示 小车p沿吊臂向末端m水平匀速运动 同时将物体q从地面竖直向上匀加速吊起 下列选项中能大致反映q运动轨迹的是 图7 解析物体q参与两个分运动 水平方向向右做匀速直线运动 竖直方向向上做匀加速直线运动 水平分运动无加速度 竖直分运动加速度向上 故物体合运动的加速度向上 故轨迹向上弯曲 故b正确 a c d错误 答案b 运动的合成与分解3 竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水 内有一个蜡块能在水中以0 1m s的速度匀速上浮 在蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时 使玻璃管水平匀速向右运动 测得蜡块实际运动方向与水平方向成30 角 如图8所示 若玻璃管的长度为1 0m 在蜡块从底端上升到顶端的过程中 玻璃管水平方向的移动速度和水平运动的距离为 a 0 1m s 1 73mb 0 173m s 1 0mc 0 173m s 1 73md 0 1m s 1 0m 图8 解析设蜡块沿玻璃管匀速上升的速度为v1 位移为s1 蜡块随玻璃管水平向右移动的速度为v2 位移为s2 如图所示 由于合运动与分运动具有等时性 故玻璃管水平移动的时间为10s 水平运动的距离s2 v2t 0 173 10m 1 73m 故选项c正确 答案c 4 小船在200m宽的河中横渡 水流速度为3m s 船在静水中的航速是5m s 求 1 当小船的船头始终正对对岸行驶时 它将在何时 何处到达对岸 解析因为小船垂直河岸的速度即小船在静水中的行驶速度 且在这一方向上