（新教材）2022年高中物理（浙江）人教版必修第二册课件：5.2 运动的合成与分解 .ppt

1、2.运动的合成与分解 必备知识必备知识自主学习自主学习 一、一个平面运动的实例一、一个平面运动的实例 【情境思考情境思考】 列车以列车以30 m/s30 m/s的速度沿直线行驶的速度沿直线行驶, ,列车员以相对列车列车员以相对列车1 m/s1 m/s 的速度运动。的速度运动。 (1)(1)列车员与列车行驶方向相同时列车员与列车行驶方向相同时, ,列车员列车员2 s2 s内相对地面的内相对地面的 位移大小位移大小? ? (2)(2)列车员与列车行驶方向相反时列车员与列车行驶方向相反时, ,列车员列车员2 s2 s内相对地面的位移大小内相对地面的位移大小? ? 提示提示: :(1)62 m(1)6

2、2 m (2)58 m(2)58 m 如图在蜡块匀速上升的同时如图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。将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动。 1.1.建立坐标系建立坐标系: :以蜡块开始匀速运动的位置为原点以蜡块开始匀速运动的位置为原点O,O,以水平以水平 向右的方向和竖直向上的方向分别为向右的方向和竖直向上的方向分别为x x轴和轴和y y轴的方向轴的方向, ,建立建立 _坐标系。坐标系。 2.2.蜡块运动的轨迹蜡块运动的轨迹: :若以若以v vx x表示玻璃管向右匀速移动的速度表示玻璃管向右匀速移动的速度, , 以以v vy y表示蜡块沿玻璃管匀速上升的速

3、度表示蜡块沿玻璃管匀速上升的速度, ,则有则有x=_,y=_x=_,y=_。 消去消去t,t,得到得到y=_,y=_,可知蜡块的运动轨迹是可知蜡块的运动轨迹是_(_(选填选填 “直线”或“直线”或 “曲线”“曲线”) )。 3.3.蜡块运动的速度蜡块运动的速度:v=:v=_, ,方向满足方向满足tantan = = 。 平面直角平面直角 v vx xt t v vy yt t y x v x v 直线直线 22 xy vv y x v v 二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解 【情境思考情境思考】 (1)(1)蜡块的合位移与分位移有什么关系蜡块的合位移与分位移有什么关系? ? (2)(2)

4、蜡块的合速度与分速度有什么关系蜡块的合速度与分速度有什么关系? ? 提示提示: :(1)(1)蜡块的合位移与分位移满足平行四边形定则蜡块的合位移与分位移满足平行四边形定则, ,两者是等效替代关系。两者是等效替代关系。 (2)(2)蜡块的合速度与分速度满足平行四边形定则蜡块的合速度与分速度满足平行四边形定则, ,两者是等效替代关系。两者是等效替代关系。 1.1.合运动与分运动合运动与分运动: :如果一个物体同时参与如果一个物体同时参与_运动运动, ,那么物体实际发生的运那么物体实际发生的运 动就叫作那几个运动的动就叫作那几个运动的_。那几个运动就叫作这个实际运动的。那几个运动就叫作这个实际运动的

5、_。 2.2.运动的合成运动的合成: :由分运动求由分运动求_的过程。的过程。 3.3.运动的分解运动的分解: :由合运动求由合运动求_的过程。的过程。 4.4.运动的合成与分解实质运动的合成与分解实质: :对物体的对物体的_、加速度、位移等物理量进行合成与、加速度、位移等物理量进行合成与 分解。分解。 5.5.运动的合成与分解遵从法则运动的合成与分解遵从法则:_(:_(选填“标量”或“矢量”选填“标量”或“矢量”) )运算法则。运算法则。 几个几个 合运动合运动 分运动分运动 合运动合运动 分运动分运动 速度速度 矢量矢量 【易错辨析易错辨析】 (1)(1)合速度就是两个分速度的代数和。合速

6、度就是两个分速度的代数和。( )( ) (2)(2)合速度不一定大于任一分速度。合速度不一定大于任一分速度。( ( ) ) (3)(3)合位移一定大于任意一个分位移。合位移一定大于任意一个分位移。( ( ) ) (4)(4)运动的合成就是把两个分运动加起来。运动的合成就是把两个分运动加起来。( ( ) ) (5)(5)运动的分解就是把一个运动分成两个完全相同的运动。运动的分解就是把一个运动分成两个完全相同的运动。( ( ) ) 关键能力关键能力合作学习合作学习 知识点一知识点一 运动的合成与分解运动的合成与分解 1.1.合运动与分运动的关系合运动与分运动的关系: : 等效性等效性 各分运动的共

7、同效果与合运动的效果相同各分运动的共同效果与合运动的效果相同 等时性等时性 各分运动与合运动同时发生各分运动与合运动同时发生, ,同时结束同时结束, ,经历的经历的 时间相同时间相同 独立性独立性 各分运动之间互不相干各分运动之间互不相干, ,彼此独立彼此独立, ,互不影响互不影响 同体性同体性 各分运动与合运动是同一物体的运动各分运动与合运动是同一物体的运动 2.2.合运动性质的判断合运动性质的判断: : (1)(1)若若a=0,a=0,物体沿合初速度物体沿合初速度v v0 0的方向做匀速直线运动。的方向做匀速直线运动。 (2)(2)若若a0a0且且a a恒定恒定, ,物体做匀变速运动。物体

8、做匀变速运动。 (3)(3)若若a a变化变化, ,物体做非匀变速运动。物体做非匀变速运动。 3.3.合运动轨迹的判断合运动轨迹的判断: : (1)(1)若若a a与与v v0 0共线共线, ,物体做直线运动。物体做直线运动。 (2)(2)若若a a与与v v0 0不共线不共线, ,物体做曲线运动。物体做曲线运动。 【问题探究问题探究】 情境情境: :一艘货船需要通过水流恒定的河流将货物运送到正对岸。一艘货船需要通过水流恒定的河流将货物运送到正对岸。 讨论讨论: : (1)(1)如果你是船长如果你是船长, ,你会选择船头正对河岸的方向渡河吗你会选择船头正对河岸的方向渡河吗? ? 为什么为什么?

9、 ? 提示提示: :不会不会, ,因为在货船渡河时因为在货船渡河时, ,也会随水流向下游方向运动也会随水流向下游方向运动, ,无法到达正对岸。无法到达正对岸。 (2)(2)渡河时渡河时, ,这艘货船将要参与几个方向的运动这艘货船将要参与几个方向的运动? ?你会如何确定开船的方向你会如何确定开船的方向? ? 提示提示: :货船将参与垂直河岸和沿河岸两个方向的运动货船将参与垂直河岸和沿河岸两个方向的运动; ;为了保证能够到达正对岸为了保证能够到达正对岸, , 可以让船头偏向上游适当的角度可以让船头偏向上游适当的角度, ,以使货船的合运动方向垂直河岸。以使货船的合运动方向垂直河岸。 【典例示范典例示

10、范】 【典例典例】一质点在一质点在xOyxOy平面内运动的轨迹如图平面内运动的轨迹如图, ,已知质点在已知质点在x x轴方向的分运动是轴方向的分运动是 匀速运动匀速运动, ,则关于质点在则关于质点在y y轴方向的分运动的描述正确的是轴方向的分运动的描述正确的是 ( ( ) ) A.A.匀速运动匀速运动 B.B.先匀速运动后加速运动先匀速运动后加速运动 C.C.先加速运动后减速运动先加速运动后减速运动 D.D.先减速运动后加速运动先减速运动后加速运动 【规律方法规律方法】运动模型的分类规律运动模型的分类规律 F F合 合 a a v v 匀速运动匀速运动 F F合 合=0 =0 a=0a=0 恒

11、定恒定 匀变速运动匀变速运动 F F合 合 0 0、且恒定、且恒定 a0a0、且恒定、且恒定 均匀变化均匀变化 非匀变速运动非匀变速运动 F F合 合 0 0、不恒定、不恒定 a0a0、不恒定、不恒定 非均匀变化非均匀变化 【素养训练素养训练】 1.(1.(母题追问母题追问) )在在【典例典例】中中, ,若质点在若质点在y y轴方向的分运动是匀速运动轴方向的分运动是匀速运动, ,则质点在则质点在x x 轴方向的分运动情况如何轴方向的分运动情况如何? ? 【解析解析】质点沿质点沿y y轴方向做匀速直线运动轴方向做匀速直线运动, ,故该方向上质点所受外力故该方向上质点所受外力F Fy y=0;=0

12、;由图像由图像 看出看出, ,沿沿x x轴方向轴方向, ,质点运动的轨迹先向质点运动的轨迹先向x x轴正方向弯曲后向轴正方向弯曲后向x x轴负方向弯曲轴负方向弯曲; ;由质由质 点做曲线运动的条件以及质点做曲线运动时轨迹弯曲方向与所受合外力的关系点做曲线运动的条件以及质点做曲线运动时轨迹弯曲方向与所受合外力的关系 知知, ,沿沿x x轴方向轴方向, ,该质点先受沿该质点先受沿x x轴正方向的力轴正方向的力, ,后受沿后受沿x x轴负方向的力轴负方向的力, ,即质点沿即质点沿x x 轴方向先做加速运动后做减速运动。轴方向先做加速运动后做减速运动。 答案答案: :质点沿质点沿x x轴方向先做加速运

13、动后做减速运动。轴方向先做加速运动后做减速运动。 2.(2.(教材二次开发教材二次开发教材教材P6P6【演示演示】变式变式) )建立如图所示的坐标系建立如图所示的坐标系, ,现让玻璃管现让玻璃管 沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动, ,同时小蜡块从同时小蜡块从O O点开始沿竖直玻璃点开始沿竖直玻璃 管向上做匀速直线运动管向上做匀速直线运动, ,那么图中能够大致反映小蜡块运动轨迹的是那么图中能够大致反映小蜡块运动轨迹的是( ( ) ) 【加固训练加固训练】 关于合运动和分运动关于合运动和分运动, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A

14、.合运动的速度一定比分运动的速度大合运动的速度一定比分运动的速度大 B.B.合运动的位移一定比分运动的位移大合运动的位移一定比分运动的位移大 C.C.合运动的时间等于分运动的时间合运动的时间等于分运动的时间 D.D.两个直线运动的合运动一定是直线运动两个直线运动的合运动一定是直线运动 知识点二知识点二 求解合运动或分运动的步骤求解合运动或分运动的步骤 1.1.根据题意确定物体的合运动与分运动。根据题意确定物体的合运动与分运动。 2.2.根据平行四边形定则作出矢量合成或分解的平行四边形。根据平行四边形定则作出矢量合成或分解的平行四边形。 3.3.根据所画图形求解合运动或分运动的参量。根据所画图形

15、求解合运动或分运动的参量。 【问题探究问题探究】 一艘炮舰正在沿河岸自西向东航行一艘炮舰正在沿河岸自西向东航行, ,在炮舰上射击北岸在炮舰上射击北岸 的敌方目标。的敌方目标。 要想击中目标要想击中目标, ,射击方向应直接对准目标射击方向应直接对准目标, ,还是应该偏东还是应该偏东 或是偏西一些或是偏西一些? ? 提示提示: :应该偏西一些应该偏西一些, ,使其合速度方向正对目标。使其合速度方向正对目标。 【典例示范典例示范】 【典例典例】( (多选多选) )质量为质量为2 kg2 kg的质点在的质点在xOyxOy平面内做曲线运动平面内做曲线运动, ,在在x x方向的速度方向的速度 时间图像和时

16、间图像和y y方向的位移方向的位移时间图像如图所示时间图像如图所示, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A.质点的初速度大小为质点的初速度大小为5 m/s5 m/s B.B.质点所受的合外力大小为质点所受的合外力大小为3 N,3 N,做匀变速曲线运动做匀变速曲线运动 C.2 sC.2 s末质点速度大小为末质点速度大小为6 m/s6 m/s D.2 sD.2 s内质点的位移大小为内质点的位移大小为 m m 145 【解题探究解题探究】 (1)(1)质点在质点在x x方向初速度大小和加速度大小分别为多大方向初速度大小和加速度大小分别为多大? ? 提示提示: :质点在质点在x

17、x方向的初速度大小为方向的初速度大小为3 m/s,3 m/s, 加速度大小为加速度大小为a= m/sa= m/s2 2=1.5 m/s=1.5 m/s2 2。 (2)(2)质点在质点在y y方向运动情况如何方向运动情况如何? ? 提示提示: :质点在质点在y y方向做匀速直线运动方向做匀速直线运动, ,速度大小为速度大小为v= m/s=4 m/sv= m/s=4 m/s。 63 2 8 2 【素养训练素养训练】 1.1.在杂技表演中在杂技表演中, ,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a a的匀加速运动的匀加速运动, , 同时人顶着直杆以速度同时人顶着直

18、杆以速度v v0 0水平匀速移动水平匀速移动, ,经过时间经过时间t,t,猴子沿杆向上移动的高度为猴子沿杆向上移动的高度为 h,h,人顶杆沿水平地面移动的距离为人顶杆沿水平地面移动的距离为x,x,如图所示。关于猴子的运动情况如图所示。关于猴子的运动情况, ,下列说下列说 法正确的是法正确的是 ( ( ) ) A.A.相对地面做匀速直线运动相对地面做匀速直线运动 B.B.相对地面做匀加速直线运动相对地面做匀加速直线运动 C.tC.t时刻猴子相对地面速度的大小为时刻猴子相对地面速度的大小为v v0 0+at+at D.tD.t时间内猴子相对地面的位移大小为时间内猴子相对地面的位移大小为 22 xh

19、 2.2.质量质量m=2 kgm=2 kg的物体在光滑水平面上运动的物体在光滑水平面上运动, ,其相互垂直的分速度其相互垂直的分速度v vx x和和v vy y随时间变随时间变 化的图线如图化的图线如图a a、b b所示所示, ,求求: : (1)(1)物体所受的合外力物体所受的合外力; ; (2)(2)物体的初速度物体的初速度; ; (3)t=8 s(3)t=8 s时物体的速度大小时物体的速度大小; ; (4)4 s(4)4 s内物体的位移大小。内物体的位移大小。 【加固训练加固训练】 ( (多选多选) )如图所示如图所示, ,吊车以吊车以v v1 1的速度沿水平直线向右匀速行驶的速度沿水平

20、直线向右匀速行驶, ,同时以同时以v v2 2的速的速 度匀速收拢绳索提升物体度匀速收拢绳索提升物体, ,下列表述正确的是下列表述正确的是 ( ( ) ) A.A.物体的实际运动速度大小为物体的实际运动速度大小为v v1 1+v+v2 2 B.B.物体的实际运动速度大小为物体的实际运动速度大小为 C.C.物体相对地面做曲线运动物体相对地面做曲线运动 D.D.绳索保持竖直状态绳索保持竖直状态 22 12 vv 【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容: :运动的合成与分解的应用运动的合成与分解的应用 【典例典例】20202020年央视春晚加入了非常多的科技元素年央视春晚加入了非常多的科技元素, ,在

21、舞台表演中还出现了无在舞台表演中还出现了无 人机。现通过传感器将某台无人机上升。向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直人机。现通过传感器将某台无人机上升。向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直 向上的速度向上的速度v vy y及水平方向速度及水平方向速度v vx x与飞行时间与飞行时间t t的关系图像如图所示。则下列说法的关系图像如图所示。则下列说法 正确的是正确的是 ( ( ) ) A.A.无人机在无人机在t t1 1时刻处于失重状态时刻处于失重状态 B.B.无人机在无人机在0 0t t2 2这段时间内沿直线飞行这段时间内沿直线飞行 C.C.无人机在无人机在t t2 2时刻上升至最高点时刻上升至最高点

22、D.D.无人机在无人机在t t2 2t t3 3时间内做匀变速运动时间内做匀变速运动 【生活情境生活情境】 高空抛物曾经被称为“悬在城市上空的痛”。一个鸡蛋从高空抛物曾经被称为“悬在城市上空的痛”。一个鸡蛋从8 8楼抛下就可以让人楼抛下就可以让人 头皮破裂。头皮破裂。 情境模型素养 探究探究:(1):(1)从运动的合成与分解的角度从运动的合成与分解的角度, ,如何研究从空中水平抛出的物体的运动如何研究从空中水平抛出的物体的运动 规律规律? ? (2)(2)如果一小孩将石块从四楼的窗台处水平抛出如果一小孩将石块从四楼的窗台处水平抛出, ,请估算石块下落的时间。请估算石块下落的时间。 【生产情境生产情境】 起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械, ,又称天又称天 车、航吊、吊车。车、航吊、吊车。 起重机所吊物体在水平方向的运动情况如图甲起重机所吊物体在水平方向的运动情况如图甲, ,在竖直方向的运动情况如图乙。在竖直方向的运动情况如图乙。 探究探究:(1):(1)起重机所吊物体在起重机所吊物体在3 s3 s内做匀变速曲线运动内做匀变速曲线运动, ,对吗对吗? ? (2)(2)在在t=4 st=4 s时时, ,起重机所吊物体的速度大小。起重机所吊物体的速度大小。