高中物理必修二《2 運動的合成與分解》多媒體精品課件

1、2.運動的合成與分解 一、一個平面運動的實例【思考】北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),要想對航行中的輪船進(jìn)行定位,需要知道輪船所在位置的經(jīng)度和緯度。物體在同一平面內(nèi)做曲線運動的位移如何表示呢?提示:可用平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)表示。1.建立坐標(biāo)系:研究物體運動時,_的選取很重要。(1)對于直線運動,應(yīng)沿著直線建立_坐標(biāo)系。(2)研究物體在平面內(nèi)的運動時,可以選擇_坐標(biāo)系。坐標(biāo)系直線平面直角2.蠟塊的運動軌跡:(1)蠟塊的位置:從蠟塊開始運動的時刻計時,在t時刻,蠟塊的位置P可以用它的x、y兩個坐標(biāo)表示:_,y=_。(2)蠟塊的速度:大小為_,速度的方向滿足_。x=vxtvyt(3)蠟塊的運動軌跡:_,是一條過_。

2、原點的直線二、運動的合成與分解【思考】問題1:蠟塊的合位移與分位移有什么關(guān)系?問題2:蠟塊的合速度與分速度有什么關(guān)系?提示:(1)蠟塊的合位移與分位移滿足平行四邊形定則,兩者是等效替代關(guān)系。(2)蠟塊的合速度與分速度滿足平行四邊形定則,兩者是等效替代關(guān)系。1.分運動的內(nèi)涵:蠟塊沿玻璃管向上的運動和它隨玻璃管向右的運動。2.合運動的內(nèi)涵:蠟塊相對于_向右上方的運動。玻璃管3. 一運動的合成與分解1.內(nèi)涵:(1)合運動與分運動:如果物體同時參與了幾個運動,那么物體實際發(fā)生的運動就是合運動,參與的幾個運動就是分運動。(2)運動的合成與分解:已知分運動求合運動,叫運動的合成;已知合運動求分運動,叫運動

3、的分解。2.運動的合成與分解的運算法則:合成與分解的內(nèi)容是位移、速度、加速度的合成與分解,這些量都是矢量,遵循的是平行四邊形定則。3.合運動與分運動的關(guān)系:等效性各分運動的共同效果與合運動的效果相同等時性各分運動與合運動同時發(fā)生,同時結(jié)束,經(jīng)歷的時間相同獨立性各分運動之間互不相干,彼此獨立,互不影響同體性各分運動與合運動是同一物體的運動4.確定合運動性質(zhì)的方法:分析兩個直線運動的合運動的性質(zhì)時,應(yīng)先根據(jù)平行四邊形定則,確定合運動的合初速度v0和合加速度a,然后進(jìn)行判斷:(1)判斷是否做勻變速運動:若a恒定,物體做勻變速運動;若a變化,物體做變加速運動。(2)判斷軌跡曲直:若a與v0共線,則做直

4、線運動;若a與v0不共線,則做曲線運動?！舅伎加懻摗壳榫?一艘貨船需要通過水流恒定的河流將貨物運送到正對岸。討論:(1)如果你是船長,你會選擇船頭正對河岸的方向渡河嗎?為什么?(物理觀念)提示:不會,因為在貨船渡河時,也會隨水流向下游方向運動,無法到達(dá)正對岸。(2)渡河時,這艘貨船將要參與幾個方向的運動?你會如何確定開船的方向?(科學(xué)思維)提示:貨船將參與垂直河岸和沿河岸兩個方向的運動;為了保證能夠到達(dá)正對岸,可以讓船頭偏向上游適當(dāng)?shù)慕嵌?以使貨船的合運動方向垂直河岸。【典例示范】某校進(jìn)行教學(xué)實施改造,在教室安裝了可以左右滑動的黑板,如圖所示。一位老師用粉筆在其中某塊可移動的黑板上畫直線,若粉

5、筆相對于黑板從靜止開始向上勻加速滑動,同時黑板以某一速度水平向左勻速運動,則粉筆畫出的軌跡可能為下列中的()【解析】選C。黑板以某一速度水平向左勻速運動,同時粉筆相對于黑板從靜止開始勻加速向上滑動,所以粉筆的合初速度向右,合加速度向上,所以軌跡是曲線并且合力指向曲線凹側(cè),故C正確,A、B、D錯誤。【母題追問】1.在【典例示范】中如何確定粉筆相對地面的實際運動方向?【解析】粉筆相對于黑板向上運動,同時隨黑板向右運動,其實際運動方向可以根據(jù)平行四邊形定則確定。答案:見解析2.關(guān)于粉筆在【典例示范】中的運動軌跡,為什么不同的人認(rèn)為運動軌跡不同?【解析】由于選擇的參考系不同,不同的人觀察到的運動軌跡不

6、同。答案:見解析【補償訓(xùn)練】關(guān)于合運動和分運動,下列說法正確的是()A.合運動的速度一定比分運動的速度大B.合運動的位移一定比分運動的位移大C.合運動的時間等于分運動的時間D.兩個直線運動的合運動一定是直線運動【解析】選C。速度的合成與位移的合成都遵循平行四邊形定則,對角線的長度不一定比平行四邊形邊長長,即合運動的速度不一定比分運動的速度大,合運動的位移不一定比分運動的位移大,故A、B錯誤;根據(jù)運動合成與分解的性質(zhì)可知合運動與兩個分運動之間具有等時性,故C正確;分運動是直線運動,合運動不一定是直線運動,故D錯誤。二運動的合成與分解的應(yīng)用1.確定物體的合運動(實際發(fā)生的運動)與分運動。2.畫出矢

7、量(速度、位移或加速度)合成或分解的平行四邊形。3.應(yīng)用運動學(xué)公式分析同一運動(合運動或某一分運動)中的位移、速度、加速度等物理量之間的關(guān)系,應(yīng)用幾何知識分析合矢量與分矢量之間的關(guān)系?！舅伎加懻摗恳凰遗谂炚谘睾影蹲晕飨驏|航行,在炮艦上射擊北岸的敵方目標(biāo)。 要想擊中目標(biāo),射擊方向應(yīng)直接對準(zhǔn)目標(biāo),還是應(yīng)該偏東或是偏西一些?(科學(xué)思維)提示:應(yīng)該偏西一些,使其合速度方向正對目標(biāo)。【典例示范】(多選)如圖所示,紅蠟塊能在玻璃管的水中勻速上升,若紅蠟塊在A點勻速上升的同時,使玻璃管水平向右做直線運動,則紅蠟塊實際運動的軌跡是圖中的()A.若玻璃管做勻速運動,則為直線PB.若玻璃管做勻加速運動,則為曲線

8、QC.若玻璃管做勻加速運動,則為曲線RD.不論玻璃管做何種運動,軌跡都是直線P【審題關(guān)鍵】序號信息提取豎直方向做勻速直線運動水平方向的直線運動可能有三種情況【解析】選A、B。紅蠟塊在豎直方向上做勻速直線運動,若玻璃管在水平方向上做勻速直線運動,其加速度為零,紅蠟塊做直線運動,軌跡為直線P,故A正確。紅蠟塊在豎直方向上做勻速直線運動,若玻璃管在水平方向上做勻加速直線運動,合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上,紅蠟塊做曲線運動。根據(jù)軌跡在速度方向與合力方向之間,合力的方向大致指向軌跡凹的一側(cè),知軌跡可能為曲線Q,故B正確,C、D錯誤?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】1.水滴自高處由靜止開始下落,至落地前的過程

9、中遇到水平方向吹來的風(fēng),則()A.風(fēng)速越大,水滴下落的時間越長B.風(fēng)速越大,水滴落地時的瞬時速度越小C.水滴著地時的瞬時速度與風(fēng)速無關(guān)D.水滴下落的時間與風(fēng)速無關(guān)【解析】選D。將水滴的運動沿水平方向和豎直方向正交分解,水平方向隨風(fēng)一起飄動,豎直方向同時向下落;由于水平方向的分運動對豎直分運動無影響,故落地時間與水平分速度無關(guān),故A錯誤,D正確;兩分運動的速度合成可得到合速度v= ,故風(fēng)速越大,落地時合速度越大,故B、C錯誤。2.質(zhì)量為m=2 kg的物體(可視為質(zhì)點)靜止在光滑水平面上的直角坐標(biāo)系的原點處,先用沿x軸正方向的力F1=8 N作用2 s,然后撤去F1;再用沿y軸正方向的力F2=10

10、N作用2 s。則物體在這4 s內(nèi)的軌跡為()【解析】選D。質(zhì)點在F1的作用由靜止開始從坐標(biāo)系的原點沿+x軸方向做勻加速運動,加速度a1= =4 m/s2,速度為v1=a1t1=8 m/s,對應(yīng)位移x1= a1 =8 m,到2 s末撤去F1再受到沿+y軸方向的力F2的作用,物體在+x軸方向勻速運動,x2=v1t2=16 m,x方向坐標(biāo)為x1+x2=24 m,在+y軸方向加速運動,+y軸方向的加速度a2= =5 m/s2,方向向上,對應(yīng)的位移y= a2 =10 m,物體做曲線運動。再根據(jù)曲線運動的加速度方向大致指向軌跡凹的一側(cè),可知D正確,A、B、C錯誤。3.如圖所示,在滅火搶險的過程中,消防隊員

11、有時要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè)。為了節(jié)省救援時間,在消防車前進(jìn)的過程中,人同時相對梯子(與消防車的夾角固定不變)勻速向上運動。從地面上來看消防隊員的運動,下列說法正確的是()A.當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時,消防隊員一定做曲線運動B.當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時,消防隊員一定做直線運動C.當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時,消防隊員一定做勻速直線運動D.當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時,消防隊員一定做勻加速直線運動【解析】選B。當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時,因人同時相對梯子勻速向上運動,根據(jù)運動的合成,可知:消防隊員一定做勻速直線運動,故A項錯誤,B項正確;當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時,合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線,其加速

12、度的方向大小不變,所以消防隊員做勻變速曲線運動,故C、D項錯誤?！狙a償訓(xùn)練】(多選)如圖所示,吊車以v1的速度沿水平直線向右勻速行駛,同時以v2的速度勻速收攏繩索提升物體,下列表述正確的是()A.物體的實際運動速度為v1+v2B.物體的實際運動速度為 C.物體相對地面做曲線運動D.繩索保持豎直狀態(tài)【解析】選B、D。物體參與了水平方向上的勻速直線運動,速度為v1,又參與了豎直方向上的勻速直線運動,速度為v2,合運動為勻速直線運動,合速度v= ,選項A、C錯誤,B正確。由于物體做勻速直線運動,所受合外力為零,所以繩索拉力應(yīng)豎直向上,繩索應(yīng)保持豎直狀態(tài),選項D正確?！就卣估}】考查內(nèi)容:運動的合成與分解的應(yīng)用【典例示范】2019年央視春晚加入了非常多的科技元素,在舞臺表演中還出現(xiàn)了無人機(jī)?，F(xiàn)通過傳感器將某臺無人機(jī)上升。向前追蹤拍攝的飛行過程轉(zhuǎn)化為豎直向上的速度vy及水平方向速度vx與飛行時間t的關(guān)系圖像如圖所示。則下列說法正確的是()A.無人機(jī)在t1時刻處于失重狀態(tài)B.無人機(jī)在0t2這段時間內(nèi)沿直線飛行C.無人機(jī)在t2時刻上升至最高點D.無人機(jī)在t2t3時間內(nèi)做勻變速運動【正確解答】選D。依據(jù)圖像可知,無人機(jī)在t1時刻,在豎直方向向上做勻加速直線運動,而水平方向則是做勻減速直線運動,則無人機(jī)有豎直向上的加速度,那么處于超重狀態(tài),不是失重狀態(tài),故A錯誤; 由圖