運(yùn)動的合成與分解 教學(xué)設(shè)計(jì) 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科高中物理年級高一學(xué)期秋季課題§5.2運(yùn)動的合成與分解教學(xué)目標(biāo)1．通過實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識合運(yùn)動與分運(yùn)動，知道合運(yùn)動與分運(yùn)動的特點(diǎn)。2．通過實(shí)例分析，初步掌握運(yùn)動的合成與分解，體會將復(fù)雜運(yùn)動分解為簡單運(yùn)動的物理思想。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點(diǎn)：1．通過實(shí)驗(yàn)，探究物體在平面內(nèi)運(yùn)動問題的研究方法。2．理解合運(yùn)動與分運(yùn)動的特點(diǎn)，掌握運(yùn)動的合成與分解的方法。教學(xué)難點(diǎn)：1．合運(yùn)動和分運(yùn)動的關(guān)系的理解。2．運(yùn)動的合成與分解方法的實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)過程一、課題引入問題1：小船在河中始終保持船頭朝正前方劃向?qū)Π?，船會到達(dá)對岸什么位置？（觀看小船渡河視頻）問題2：騎士騎在奔馳的駿馬上張弓瞄準(zhǔn)其側(cè)方向的箭靶，如何才能射中箭靶？（觀看騎馬射箭視頻）學(xué)生通過觀看小船渡河與騎馬射箭的視頻，思考如何確定類似小船、箭矢這類較為復(fù)雜的運(yùn)動的軌跡和速度？二、新課教學(xué)1．一個平面運(yùn)動的實(shí)例觀察實(shí)驗(yàn)：紅蠟塊在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動。思考：實(shí)驗(yàn)中蠟塊做什么運(yùn)動，蠟塊的運(yùn)動軌跡如何？探究1：蠟塊運(yùn)動的軌跡我們以蠟塊開始勻速運(yùn)動的位置為原點(diǎn)O，以水平向右的方向和豎直向上的方向分別為x軸和y軸的方向，建立平面直角坐標(biāo)系（如右圖）。設(shè)玻璃管向右移動的速度為vx，蠟塊沿玻璃管上升的速度為vy，在t時刻，蠟塊到達(dá)位置P，則有：x＝vxt，y＝vyt消去時間t，可得：小結(jié)：由于vx、vy都不隨時間改變，是常量，所以，即代表一條過原點(diǎn)的直線。所以蠟塊的運(yùn)動軌跡是直線。探究2：蠟塊運(yùn)動的速度蠟塊沿直線OP運(yùn)動，從圖可以看出，P點(diǎn)速度v是以vx、vy為鄰邊所做矩形的對角線，根據(jù)勾股定理，有，方向：。小結(jié)：速度的運(yùn)算遵循平行四邊形定則。（大量實(shí)驗(yàn)研究表明）位移、速度、加速度等矢量的運(yùn)算都遵循平行四邊形定則。概念提煉：1．合運(yùn)動與分運(yùn)動（1）物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動叫合運(yùn)動（如蠟塊相對屏幕向右上方的運(yùn)動）。合運(yùn)動的位移（速度、加速度）叫做合位移（速度、加速度）（2）物體同時參與的幾個方向上的運(yùn)動叫做分運(yùn)動（如蠟塊沿玻璃管向上的運(yùn)動和隨玻璃管向右的運(yùn)動）。探究3：分運(yùn)動與合運(yùn)動的關(guān)系在力的合成中我們知道合力和分力的作用效果相同，與此類似，合運(yùn)動與分運(yùn)動的運(yùn)動效果也相同，即合運(yùn)動與分運(yùn)動具有等效性。蠟塊同時參與水平方向和豎直方向兩個運(yùn)動經(jīng)時間t到達(dá)P點(diǎn)，與直接以速度v沿直線OP運(yùn)動到P點(diǎn)所用時間相同，說明合運(yùn)動與分運(yùn)動具有等時性。(視頻演示等時性)我們在研究蠟塊豎直方向沿玻璃管的運(yùn)動時不需考慮其水平方向的運(yùn)動；同樣在研究蠟塊水平方向的運(yùn)動時也不需考慮其豎直方向的運(yùn)動，說明分運(yùn)動之間互不影響，具有獨(dú)立性。（3）分運(yùn)動與合運(yùn)動的關(guān)系：等效等時分運(yùn)動相互獨(dú)立。2．運(yùn)動的合成與分解（1）由分運(yùn)動求合運(yùn)動的過程叫做運(yùn)動的合成。（2）由合運(yùn)動求分運(yùn)動的過程叫做運(yùn)動的分解。（3）法則：平行四邊形定則、三角形定則三、學(xué)以致用1．【例題】某商場設(shè)有步行樓梯和自動扶梯，步行樓梯每級的高度是0.15m，自動扶梯與水平面的夾角為30°，自動扶梯前進(jìn)的速度是0.76m/s。有甲、乙兩位顧客，分別從自動扶梯和步行樓梯的起點(diǎn)同時上樓，甲在自動扶梯上站立不動，乙在步行樓梯上以每秒上兩個臺階的速度勻速上樓（如右圖）。哪位顧客先到達(dá)樓上？如果該樓層高4.56m，甲上樓用了多少時間？分析：甲、乙兩位顧客在豎直方向上的位移相等，可考慮比較他們在豎直方向的分速度。由豎直方向的位移和豎直方向的速度，可求出上樓所用的時間。解：如圖，甲在豎直方向的速度v甲y＝v甲sinθ＝0.76×sin30°m/s＝0.38m/s乙在豎直方向的速度＝0.3m/s因此v甲y>v乙，甲先到樓上。甲比乙先到達(dá)樓上，甲上樓用了12s。方法提煉：找準(zhǔn)合運(yùn)動，按照實(shí)際運(yùn)動效果進(jìn)行分解。2．思考與討論：在之前的實(shí)驗(yàn)中，如果將玻璃管緊貼著屏幕沿水平方向向右勻加速移動，若玻璃管內(nèi)壁是光滑的，蠟塊的軌跡還是一條直線嗎？同學(xué)猜想：軌跡應(yīng)是曲線實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（視頻展示）3．思維拓展：在我們身邊，還有著各種各樣更為復(fù)雜的運(yùn)動（展示旋轉(zhuǎn)飛椅、蕩秋千、投籃、跳遠(yuǎn)圖片），我們都可以運(yùn)用運(yùn)動的合成與分解的思想和方法來研究它們。四、課堂小結(jié)1．本節(jié)課我們主要通過探