（2021新人教版）高中物理必修第二册5.2 运动的合成与分解 ppt课件.pptx

1、运动的合成与分解 学习目标：学习目标： 1在具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动。 2知道合运动和分运动是同时发生的，并且互不影响。 3能够运用平行四边形法则解决有关位移、速度合成 和分解的问题。 4会熟练解决“小船渡河”“绳连物体”问题。 导入：上册书中，我们学习了直线运动的相关知识， 根据各个物理量之间的关系，可对其进行研究。 如果研究复杂的运动呢？比如飞机起飞飞机起飞爬升过程，相对 地面，飞机在水平、竖直方向上均有位移、速度在水平、竖直方向上均有位移、速度。 本节所学的运动的合成与分解是解决这一问题的基本方 法。 1.1.导入：导入： 在一端封闭、长约1m的玻璃管内注满清水，水 中放

2、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。 2. 2.实验实验 在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管沿水平方向 向右匀速移动，观察蜡块的运动情况。 结论： （1）水平方向水平方向：蜡块随管向右做匀速直线匀速直线运动。 （2）竖直方向竖直方向：蜡块相对管向上做匀速直线匀速直线运动。 （3）我们看到我们看到：蜡块是向右上方右上方运动的。 2.2 2.2 实验结论实验结论 2.3 2.3 分析红蜡块的运动分析红蜡块的运动 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。 蜡块位置坐标x = vxt；y = vyt 从计时开始到

3、时刻t，蜡块运动位移的大小是 OP= 位移的方向tan=Vy/Vx 3.3.运动的合成与分解运动的合成与分解 3.1 合运动和分运动 （1）合运动：物体实际的运动叫合运动实际的运动叫合运动。 （2）分运动：物体同时参与合成运动的运动叫分运动。 3.3.2 2 合运动与分运动的特征合运动与分运动的特征 等时性：等时性：合运动和分运动是同时发生的，所用时间相等。 等效性：等效性：合运动跟几个分运动共同叠加的效果相同。 独立性：独立性：一个物体同时参与几个分运动，各个分运动独立进行，互不影响。 4 4 实质：实质：运动的合成与分解即为描述运动的物理量的合成与物理量的合成与 分解分解，都遵守平行四边形

4、定则。 随堂练习一 1(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育节目，如图所示，当运 动员从直升飞机上由静止跳下后，在下落过程中不免会受到水平风力的影 响，下列说法中正确的是() A风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作 B风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害 C运动员下落时间与风力无关 D运动员着地速度与风力无关 BC根据运动的独立性原理，水平方向吹来的风不会影响竖直方向的运动，A错 误，C正确；根据速度的合成，风速越大，vx越大，则降落伞落地时速度越大，B 正确，D错误 2.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

5、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？ 解：如图所示，甲在竖直方向的速度 v甲yv甲sin0.76sin30m/s0.38m/s 乙在竖直方向的速度0.152=0.3m/s 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。 5.5.合运动的性质与运动轨迹合运动的性质与运动轨迹 在（2）的实验中，如果将玻璃管玻璃管沿水平方向向右匀加速移动加速移动， 若玻璃管内壁是

6、光滑的，蜡块的轨迹还是一条直线吗轨迹还是一条直线吗？ 5.5.合运动的性质与运动轨迹合运动的性质与运动轨迹 蜡块的轨迹不再是一条直线，轨迹不再是一条直线，而是大致如图所示 的曲线。 这是因为蜡块参与了竖直方向上的匀速直线运动 和水平方向上的匀加速直线运动，合力的方向（也是 加速度a向方）水平向右，而轨迹的弯曲大致指向合 力的方向，轨迹上每一点的切线方向表示速度的方向， 开始的初速度竖直向上，所以弯曲的方向向右。 5.2 分析分析两个互成角度的直线运动的合运动合运动的性质时时，应先求出先求出 合运动的合运动的合初速度合初速度v v和合加速度合加速度a a，然后进行判断： 5.2.1 曲、直判断曲

7、、直判断： 合力或加速度与速度方向 如果是曲线运动，轨迹轨迹在合初速度v0与合加速度a之间，且 向加速度一侧弯曲向加速度一侧弯曲 5.2.2是否为匀变速的判断匀变速的判断： 合力或加速度 随堂练习二 1两个互成角度的匀变速直线运动，初速度分别为v1和v2，加速度分别 为a1和a2，它们的合运动的轨迹() A如果v1v20，那么轨迹一定是直线 B如果v1v20，那么轨迹一定是曲线 C如果a1a2，那么轨迹一定是直线 D如果 那么轨迹一定是直线 D解题关键是明确做曲线运动的条件是合外力的方向(即合加速度的方向)与速 度的方向在不在一条直线上。如果D的条件满足，根据几何知识a合与v合的方向一 定在一

8、条直线上，所以D正确 2.如图所示，在灭火抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯子 爬到高处进行救人或灭火作业为了节省救援时间，人沿梯子匀加速向上 运动的同时消防车匀速后退，从地面上看，下列说法中正确的是() A消防队员做匀加速直线运动 B消防队员做匀变速曲线运动 C消防队员做变加速曲线运动 D消防队员速度保持不变 B消防队员参与了两个分运动，一个是随车匀速后退，另一个是沿梯子向上匀 加速直线运动，即合初速度与合加速度不共线，但合力（合加速度）固定，故合 运动是匀变速曲线运动，B对 5.5.小船渡河模型小船渡河模型 5. 5.1 1模型特点模型特点 两个分运动和合运动都是匀速直线运动，分

9、运动和合运动都是匀速直线运动，其中一个分运动的速 度大小、方向都不变，另一分运动的速度大小不变，研究其速度方 向不同时对合运动的影响。 小船在河流中实际的运动可视为实际的运动可视为船同时参与了这样两个分运动：这样两个分运动： (1)船相对水的运动(即船在静水中的运动)，它的方向与船身的指向 （船头方向）相同。 (2)船随水漂流的运动(即速度等于水的流速)，它的方向与河岸平行 5.5.2 2两类最值问题两类最值问题 5. 5.2.12.1渡河时间最短问题：渡河时间最短问题： 根据前面学的合运动与分运动的独立性，独立性，无论怎样渡河。河宽河宽 是一定的是一定的，只要找到垂直河岸方向（即河宽方向）的

10、最大速度即可。 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。由图可知： t短d/V船，此时船渡河的位移xd/sin，位移 方向满足tanV船/V水 5.5.2 2两类最值问题两类最值问题 5. 5.2.22.2渡河渡河位移位移最短问题：最短问题： 情况一：v v水 水 v v船 船 ，最短的位移为河 宽d，此时渡河所用时间td/v船sin， 船头与上游河岸夹角船头与上游河岸夹角满足v v船 船cos cos v v水 水， 如图所示 5. 5.2.22.2渡河渡河位移位移最短问题：最短问题： 情况二：v v水 水 v v船 船 ，v水v船时，船

11、速已不足以使船的合运动 垂直河岸，如图所示，那么，角越大，渡河位移越短。根据矢矢 量三角形法则量三角形法则，以v水矢量的末端为圆心，以v船的大小为半径作圆， 当合速度的方向与圆相切时，合速度的方向与河岸的夹角最大， 此时航程最短。由图可知：最短航程为 xd/sindv水/v船。此时船头船头 指向应与上游河岸成指向应与上游河岸成角，角， 且v v水水cos cos v v船船 随堂练习三 1.一小船渡河，河宽d180 m，水流速度为v12.5 m/s.船在 静水中的速度为v25 m/s，求： (1)小船渡河的最短时间为多少？此时位移多大？ (2)欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间

12、？ 2.某船要渡过60m宽的河，船渡河的最短时间是12s；若船沿垂 直河岸的直线到达正对岸，渡河时间是15s，则船在静水中的速 率v1及河水的流速v分别为（） Av1=5m/s，v2=4m/s Bv1=5m/s，v2=3m/s Cv1=4m/s，v2=5m/s Dv1=4m/s，v2=3m/s 解析：渡河时间最短时，船垂直河岸运动。船速为60/12=5m/s。船垂直河岸到达 对岸，为最小位移渡河。V合=60/15=4m/s，则船速v2=v12-v合2,V=3m/s。选B 6.6.“绳联物体绳联物体”的速度分解问题的速度分解问题 “绳联物体”指物体拉绳(杆)或绳(杆)拉物体的问题(下面 为了方便

13、，统一说“绳”)，要注意以下两点： (1)物体的实际速度一定是合速度实际速度一定是合速度，分解时两个分速度方向 应取沿绳方向和垂直于绳方向 (2)由于绳不可伸长，一根绳两端物体沿绳方向的速度分量沿绳方向的速度分量 相等相等 6.2 6.2 常见的速度分解模型常见的速度分解模型 随堂练习四 1.如图所示，以速度v沿竖直杆匀速下滑的物体A用轻绳通过定 滑轮拉物体B，当绳与水平面夹角为时，物体B的速度为() Av B.v/sin Cvcos Dvsin D将A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图所示， 根据平行四边形定则得，vBvsin ，故D正确 2.如图所示，AB杆和墙的夹角为时，杆的A端沿墙下滑的速度 大小为v1，B端沿地面的速度大小为v2，则v1、v2的关系是() Av1v2 Bv1v2cos Cv1v2tan Dv1v2sin C可以把A、B两点的速度分解，如图所示，由于杆不能变长或变短，沿杆方向 的速度应满足v1xv2x，即v1cos v2sin ，v1v2tan ，C正确