鲁科版物理高中必修第二册课件2.1 运动的合成与分解

第二章第1节 运动的合成与分解 内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用•随堂检测全达标 学习目标1.知道曲线运动是变速运动,会判定曲线运动的速度方向。(物理观念)2.知道物体做曲线运动的条件,会判断曲线运动的轨迹。(物理观念)3.通过探究竹筏渡河运动,体会运动合成与分解的方法。(科学探究)4.会运用运动的合成和分解的方法研究实际物体的运动。(科学思维) 思维导图 基础落实•必备知识全过关 一、曲线运动1.概念:轨迹是曲线的运动。2.速度方向:做曲线运动的物体在某一点的速度方向,为沿曲线在该点的切线方向。曲线运动中速度的方向时刻在变化,因此曲线运动是变速运动。3.物体做曲线运动的条件:当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。 二、运动的合成与分解1.合运动和分运动如图所示,(1)若河水不流动,竹筏在静水中沿AB'方向划动,经过时间t,从A点以速度v1匀速运动到B',位移为s1;(2)若竹筏没有划动,河水使竹筏从A点以速度v2匀速运动到A'点,时间为t,位移为s2;(3)竹筏在流速为v2的流动的河水中,以速度v1始终向AB'划动时,经时间t,从A点到B点,位移为s,速度为v。竹筏过小河的运动分解示意图 如果一个物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就是这几个运动的合运动;这几个运动就是物体实际运动的分运动。在上述情景中,当竹筏在流动的河水中始终向AB'划动时,我们观察到竹筏却从A向B运动。竹筏从A到B的运动即竹筏实际发生的运动,叫合运动。竹筏从A到B的运动是竹筏同时参与从A到B'和从A到A'运动的共同效果。物体同时参与的几个运动叫分运动。 2.运动的合成、运动的分解由分运动求合运动的过程,叫作运动的合成;由合运动求分运动的过程,叫作运动的分解。3.运动的合成与分解遵循的规律运动的合成与分解实质上是对描述运动的物理量如位移、速度、加速度的合成与分解。这些量是矢量,因此遵循平行四边形定则。在上述竹筏过河的情境中,竹筏合运动与分运动的关系为:(1)合位移与分位移 易错辨析判一判(1)物体做曲线运动时,路程一定大于位移的大小。(√)(2)曲线运动一定是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动。(√)(3)做曲线运动的物体,速度与合外力不可能在同一条直线上。(√)(4)合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和。(×)(5)合运动的速度一定大于某一个分运动的速度。(×)提示合运动的速度可以大于、小于或者等于某一个分运动的速度。(6)合运动的方向就是物体实际运动的方向。(√)(7)只由分速度的大小就可以确定合速度的大小。(×)提示由分速度的大小和方向才可以确定合速度的大小。 合格考试练一练如图所示,高速摄像机记录了一名擅长飞牌的魔术师的飞牌过程,虚线是飞出的扑克牌的轨迹,则图中扑克牌所受合力F与速度v的方向可能正确的是(A)解析做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向,而受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,由此可以判断B、C、D错误,A正确。 重难探究•能力素养全提升 探究一运动的合成与分解[情境导引]如图所示,在军事演习中,飞机常常一边匀加速收拢绳索提升士兵,一边沿着水平方向匀速飞行,请思考:(1)士兵在水平方向和竖直方向分别做什么运动?(2)如何判断士兵做的是直线运动还是曲线运动?做的是匀变速运动还是非匀变速运动?要点提示(1)士兵在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动。(2)士兵受的合力沿竖直方向,与其合速度不在一条直线上,所以做曲线运动。因士兵加速度恒定,故其运动为匀变速运动。 [知识归纳]运动的合成与分解的要点1.合运动与分运动:如果一个物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就是这几个运动的合运动,这几个运动就是物体实际运动的分运动。2.运动的合成与分解:由分运动的速度、加速度、位移求合运动的速度、加速度、位移的过程叫作运动的合成;由合运动求分运动的过程叫作运动的分解。 3.合运动与分运动的关系(1)等时性:合运动与分运动经历的时间一定相等,即同时开始、同时进行、同时停止。(2)独立性:分运动各自独立进行,互不影响。(3)等效性:合运动与各分运动的总运动效果可以相互替代。也就是说,合运动的位移s合、速度v合、加速度a合分别等于对应各分运动的位移s分、速度v分、加速度a分的矢量和。4.运动的合成与分解应遵循平行四边形定则。画龙点睛我们观察到的物体的实际运动是合运动,一般根据运动效果将合运动分解为两个分运动。 [应用体验]典例1现在自然灾害日益严重,在救灾过程中有时不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时,可以停留在空中不动,设投出的物资离开飞机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落,无风时落地速度为5m/s。若飞机停留在离地面100m高处空投物资,由于在水平方向上受风的作用,使降落伞和物资获得1m/s的水平向东的速度。求:(1)物资在空中运动的时间。(2)物资落地时速度的大小。(3)物资在下落过程中水平方向移动的距离。 解析如图所示,物资的实际运动可以看作是竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动的合运动。(1)分运动与合运动具有等时性,故物资实际运动的时间与竖直方向分运动的时间相等,所以(2)物资落地时vy=5m/s,vx=1m/s,由平行四边形定则得(3)物资水平方向的位移大小为s=vxt=1×20m=20m。答案(1)20s(2)m/s(3)20m 规律方法利用运动的分解处理曲线运动或复杂直线运动的方法(1)确定合运动方向;(2)根据合运动的效果确定运动的分解方向;(3)根据平行四边形定则,画出合运动的速度、位移、加速度分解图;(4)应用运动学公式分析分运动,应用数学知识确定分运动与合运动的关系。 针对训练1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,使玻璃管沿水平方向匀速向右运动,测得蜡块实际运动方向与水平方向成30°,如图所示。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(C)A.0.1m/s,1.73mB.0.173m/s,1.0mC.0.173m/s,1.73mD.0.1m/s,1.0m 探究二合运动性质和轨迹的判断[情境导引]如图所示,旋臂式起重机的旋臂保持不动,可沿旋臂“行走”的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿旋臂水平方向运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶,同时又使货物沿竖直方向做向上的匀减速运动。货物做直线运动还是曲线运动?在地面上观察到货物运动的轨迹是怎样的?要点提示货物做曲线运动。轨迹如图所示。 [知识归纳]物体运动性质和轨迹的判断方法 [应用体验]典例2(多选)下列说法正确的是(ABD)A.互成角度的两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动B.互成角度的一个匀速直线运动与另一个初速度为零的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速曲线运动C.互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动D.互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动可能是直线运动,也可能是曲线运动 解析选项A中,分运动的加速度都为零,则合加速度一定为零,因而选项A正确;选项B中,合加速度等于分加速度且不变,合初速度等于匀速运动的速度,二者一定不共线,因而选项B正确;选项C、D中,合加速度与合初速度可能共线,也可能不共线,合运动可能是直线或曲线运动。如图甲、乙所示。 规律方法不在一条直线上的两个直线运动的合运动的几种可能情况两个互成角度的分运动合运动的性质两个匀速直线运动匀速直线运动一个匀速直线运动一个匀变速直线运动匀变速曲线运动两个初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动两个初速度不为零的匀变速直线运动如果v合与a合共线,为匀变速直线运动如果v合与a合不共线,为匀变速曲线运动 针对训练2(多选)两个互相垂直的匀变速直线运动,初速度分别为v1和v2,加速度分别为a1和a2,关于它们的合运动轨迹,下列说法正确的是(AD)A.如果v1=v2=0,那么轨迹一定是直线B.如果v1≠0,v2≠0,那么轨迹一定是曲线C.如果a1=a2,那么轨迹一定是直线D.如果,那么轨迹一定是直线 解析合初速度为零,合加速度不为零且不变,则合运动的轨迹一定为直线,选项A正确;如图甲所示,由于分加速度的关系不确定,若合加速度的方向与合速度的方向不共线,则合运动的轨迹为曲线,若合加速度方向与合速度方向共线,则合运动的轨迹为直线,选项B错误;如图乙所示,若合加速度的方向与合速度的方向不共线,则合运动的轨迹为曲线,选项C错误;如图丙所示,合加速度的方向一定与合速度的方向共线,则合运动的轨迹一定为直线,选项D正确。 学以致用•随堂检测全达标 1.跳伞员在降落伞打开一段时间以后,在空中做匀速直线运动。若跳伞员在无风时竖直匀速下落,着地速度大小是4.0m/s。当有正东方向吹来的风时,跳伞员受此影响在水平方向速度大小是3.0m/s,则跳伞员着地时的速度(tan37°=0.75)(A)A.大小为5.0m/s,方向为下偏西37°B.大小为5.0m/s,方向为下偏东37°C.大小为7.0m/s,方向为下偏西37°D.大小为7.0m/s,方向为下偏东37° 2.如图所示是以v1、v2、v3为边长组成的四个三角形,且v1