2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 怎樣研究拋體運(yùn)動(dòng) 1.2.1 研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)課件 滬科版必修2.ppt

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1、運(yùn)動(dòng)的合成與分解,第1章,1.2.1研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一),學(xué)習(xí)目標(biāo),1.理解運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng). 2.掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法平行四邊形定則. 3.會(huì)用平行四邊形定則分析速度、位移的合成與分解問題. 4.掌握“小船過河”“繩聯(lián)物體”問題模型的解決方法.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解,1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) 把物體的 運(yùn)動(dòng)叫做合運(yùn)動(dòng)，把組成合運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)或幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做 . 2.運(yùn)動(dòng)的合成和分解 由分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的 ，由合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的 . 3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解

2、就是對運(yùn)動(dòng)的位移、速度和加速度等物理量的合成和分解，遵循 定則.,實(shí)際,分運(yùn)動(dòng),合成,分解,平行四邊形,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的，時(shí)間相等.( ) (2)合運(yùn)動(dòng)一定是實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng).( ) (3)合運(yùn)動(dòng)的速度一定比分運(yùn)動(dòng)的速度大.( ) (4)兩個(gè)互成角度的勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，一定也是勻速直線運(yùn)動(dòng). ( ),答案,,,,,2.豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個(gè)蠟塊能在水中以0.1 m/s的速度勻速上浮.在蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí)，使玻璃管沿水平方向勻速向右運(yùn)動(dòng)，測得蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與水平方向成30角，如圖1所示.若玻璃

3、管的長度為1.0 m，在蠟塊從底端上升到頂端的過程中，玻璃管水平方向的移動(dòng)速度和水平運(yùn)動(dòng)的距離約為 A.0.1 m/s,1.73 m B.0.173 m/s,1.0 m C.0.173 m/s,1.73 m D.0.1 m/s,1.0 m,圖1,解析,,答案,解析設(shè)蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度為v1，位移為y，蠟塊隨玻璃管水平向右移動(dòng)的速度為v2，位移為x，,由于合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，故玻璃管水平移動(dòng)的時(shí)間為10 s. 水平運(yùn)動(dòng)的距離xv2t0.17310 m1.73 m，故選項(xiàng)C正確.,重點(diǎn)探究,,導(dǎo)學(xué)探究蠟塊能沿玻璃管勻速上升(如圖2甲所示)，如果在蠟塊上升的同時(shí)，將玻璃管沿水平方向向右

4、勻速移動(dòng)(如圖乙所示)，則： (1)蠟塊在豎直方向做什么運(yùn)動(dòng)？在水平方向做什么運(yùn)動(dòng)？,一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解,圖2,答案蠟塊參與了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻速直線運(yùn)動(dòng).,答案,(2)蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是什么？,答案蠟塊實(shí)際上做勻速直線運(yùn)動(dòng).,(3)求t時(shí)間內(nèi)蠟塊的位移和速度.,答案經(jīng)過時(shí)間t，蠟塊水平方向的位移xvxt， 豎直方向的位移yvyt，,答案,知識深化 1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) (1)如果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)，參與的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就是分運(yùn)動(dòng). (2)物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度是它的合位移、合速度、合加速度，而分運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度就

5、是它的分位移、分速度、分加速度.,2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的四個(gè)特性,3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解 (1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指位移、速度、加速度的合成與分解.由于位移、速度、加速度都是矢量，其合成、分解遵循平行四邊形(或三角形)定則. (2)對速度v進(jìn)行分解時(shí)，不能隨意分解，應(yīng)按物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行分解. 4.合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 分析兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)平行四邊形定則，求出合運(yùn)動(dòng)的合初速度v和合加速度a，然后進(jìn)行判斷.,(1)是否為勻變速判斷：,加速度或合外力,變化：變加速運(yùn)動(dòng) 不變：勻變速運(yùn)動(dòng),,(2)曲、直判斷：,加速度或合外力與速度方向,共線：直線運(yùn)動(dòng) 不共線：曲線運(yùn)動(dòng),,例1雨滴由靜

6、止開始下落，遇到水平方向吹來的風(fēng)，下述說法中正確的是 風(fēng)速越大，雨滴下落時(shí)間越長 風(fēng)速越大，雨滴著地時(shí)速度越大 雨滴下落時(shí)間與風(fēng)速無關(guān) 雨滴著地速度與風(fēng)速無關(guān) A. B. C. D.,解析將雨滴的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，雨滴下落時(shí)間與豎直高度有關(guān)，與水平方向的風(fēng)速無關(guān)，故錯(cuò)誤，正確. 風(fēng)速越大，落地時(shí)，雨滴水平方向分速度越大，合速度也越大，故正確，錯(cuò)誤，故選B.,,解析,答案,1.兩分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，互不影響. 2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性.,例2(多選)質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，在x方向的速度時(shí)間圖像和y方向的位移時(shí)間圖像如圖3所示，下列說法正確

7、的是 A.質(zhì)點(diǎn)的初速度為5 m/s B.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為3 N，做勻變 速曲線運(yùn)動(dòng) C.2 s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6 m/s D.2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小約為12 m,解析,答案,,圖3,,,解析由題圖x方向的速度時(shí)間圖像可知，在x方向的加速度為1.5 m/s2，x方向受力Fx3 N，由題圖y方向的位移時(shí)間圖像可知在y方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為vy4 m/s，y方向受力Fy0.因此質(zhì)點(diǎn)的初速度為5 m/s，A正確； 受到的合外力恒為3 N，質(zhì)點(diǎn)初速度方向與合外力方向不在同一條直線上，故做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，B正確；,在解決運(yùn)動(dòng)的合成問題時(shí)，先確定各分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，再求解各分運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量，最后進(jìn)

8、行各量的合成運(yùn)算.,,導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示：河寬為d，河水流速為v水，船在靜水中的速度為v船，船M從A點(diǎn)開始渡河到對岸. (1)小船渡河時(shí)同時(shí)參與了幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)？,圖4,二、小船過河模型分析,答案參與了兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是船相對水的運(yùn)動(dòng)(即船在靜水中的運(yùn)動(dòng))，一個(gè)是船隨水漂流的運(yùn)動(dòng)(即一個(gè)分運(yùn)動(dòng)是水的運(yùn)動(dòng)).,答案,(2)怎樣渡河時(shí)間最短？,答案,(3)當(dāng)v水

9、岸，但仍存在最短航程，當(dāng)v船與v合垂直時(shí)，航程最短，最短航程為smin d. 注意：小船渡河用時(shí)最短與位移最短是兩種不同的運(yùn)動(dòng)情景，時(shí)間最短 時(shí)，位移不是最短.,例3已知某船在靜水中的速度為v14 m/s，現(xiàn)讓船渡過某條河，假設(shè)這條河的兩岸是理想的平行線，河寬為d100 m，水流速度為v23 m/s，方向與河岸平行， (1)欲使船以最短時(shí)間渡河，渡河所用時(shí)間是多少？位移有多大？,答案,答案25 s125 m,解析,解析由題意知，當(dāng)船在垂直于河岸方向上的分速度最大時(shí)，渡河所用時(shí)間最短，河水流速平行于河岸，不影響渡河時(shí)間，所以當(dāng)船頭垂直于河岸渡河時(shí)，所用時(shí)間最短，,如圖甲所示，當(dāng)船到達(dá)對岸時(shí)，船

10、沿河流方向也發(fā)生了位移，由直角三角形的幾何知識，,由題意可得xv2t325 m75 m，代入得l125 m.,(2)欲使船以最小位移渡河，渡河所用時(shí)間是多少？,解析分析可知，當(dāng)船的實(shí)際速度方向垂直于河岸時(shí)，船的位移最小，因船在靜水中的速度為v14 m/s，大于水流速度v23 m/s，故可以使船的實(shí)際速度方向垂直于河岸. 如圖乙所示，設(shè)船斜指向上游河對岸，且與河岸所成夾角為，,答案,解析,(3)若水流速度為v25 m/s，船在靜水中的速度為v14 m/s不變，船能否垂直河岸渡河？,解析當(dāng)水流速度v25 m/s大于船在靜水中的速度v14 m/s時(shí)，不論v1方向如何，其合速度方向總是偏向下游，故不能

11、垂直河岸渡河.,答案,解析,答案不能,1.要使船垂直于河岸橫渡，即路程最短，應(yīng)使v船在水流方向的分速度和水流速度等大、反向，這種情況只適用于v船v水時(shí). 2.要使船渡河時(shí)間最短，船頭應(yīng)垂直指向河對岸，即v船與水流方向垂直. 3.要區(qū)別船速v船及船的合運(yùn)動(dòng)速度v合，前者是發(fā)動(dòng)機(jī)或劃行產(chǎn)生的分速度，后者是合速度.,針對訓(xùn)練1(多選)下列圖中實(shí)線為河岸，河水的流動(dòng)方向如圖中v的箭頭所示，虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線.則其中可能正確的是,答案,,,解析小船渡河的運(yùn)動(dòng)可看做水流的運(yùn)動(dòng)和小船運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線，即合速度的方向，小船合速度的方向就是其真實(shí)運(yùn)動(dòng)的方向

12、，分析可知，實(shí)際航線可能正確的是A、B.,解析,,“繩聯(lián)物體”的速度分解問題指物體拉繩(桿)或繩(桿)拉物體的問題(下面為了方便，統(tǒng)一說成“繩”)： (1)物體的實(shí)際速度一定是合速度，分解時(shí)兩個(gè)分速度方向應(yīng)取沿繩方向和垂直繩方向. (2)由于繩不可伸長，一根繩兩端物體沿繩方向的速度分量大小相等. (3)常見的速度分解模型(如圖5),三、“繩聯(lián)物體”的速度分解問題,圖5,例4如圖6所示，用船A拖著車B前進(jìn)時(shí)，若船勻速前進(jìn)，速度為vA，當(dāng)OA繩與水平方向夾角為時(shí)，則：(與B相連的繩水平且定滑輪的質(zhì)量及摩擦不計(jì)) (1)車B運(yùn)動(dòng)的速度vB為多大？,圖6,答案vAcos ,解析把vA分解為一個(gè)沿繩方向

13、的分速度v1和一個(gè)垂直于繩的分速度v2，如圖所示，所以車前進(jìn)的速度vB大小應(yīng)等于vA的分速度v1，即vBv1vAcos .,解析,答案,(2)車B是否做勻速運(yùn)動(dòng)？,答案不做勻速運(yùn)動(dòng),解析當(dāng)船勻速向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，角逐漸減小，車速vB將逐漸增大，因此，車B不做勻速運(yùn)動(dòng).,解析,答案,“關(guān)聯(lián)”速度的分解規(guī)律 1.分解依據(jù)： (1)物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng). (2)由于繩、桿不可伸長，所以繩、桿兩端所連物體的速度沿著繩、桿方向的分速度大小相同. 2.分解方法：將物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度分解為垂直于繩、桿和沿繩、桿的兩個(gè)分量.,針對訓(xùn)練2如圖7所示，A物塊以速度v沿豎直桿勻速下滑，經(jīng)細(xì)繩通過光滑輕質(zhì)定滑輪拉動(dòng)物體

14、B在水平方向上運(yùn)動(dòng)(與B相連的繩水平).當(dāng)細(xì)繩與水平面夾角為時(shí)，求物體B運(yùn)動(dòng)的速度vB的大小.,解析,答案,圖7,答案vsin ,解析物塊A沿桿向下運(yùn)動(dòng)，有使繩子伸長和使繩子繞定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)效果，因此繩子端點(diǎn)(即物塊A)的速度可分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向的兩個(gè)分速度，如圖所示. 其中物體B的速度vB的大小等于沿繩子方向的分速度v. 則有vBvvsin .,達(dá)標(biāo)檢測,1.(合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷)(多選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成與分解，下列說法中正確的是 A.物體的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，則它們的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng) B.若兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng)分別是勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則 合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)

15、 C.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性 D.速度、加速度和位移的合成都遵循平行四邊形定則,,答案,1,2,3,4,,,2.(兩分運(yùn)動(dòng)的合成)(多選)一質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在如圖8甲所示的xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在x方向的速度時(shí)間(vt)圖像和y方向的位移時(shí)間(yt)圖像分別如圖乙、丙所示，由此可知 A.t0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度大小為12 m/s B.質(zhì)點(diǎn)做加速度恒定的曲線運(yùn)動(dòng) C.前2 s，質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小為10 N D.t1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度大小為7 m/s,答案,,解析,1,2,3,4,圖8,,解析由vt圖像可知，質(zhì)點(diǎn)在x方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，初速度大小為12 m/s，而在y方向上，質(zhì)點(diǎn)做速度大小為5 m/s

16、的勻速運(yùn)動(dòng)，故在前2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的初速度為水平初速度和豎直初速度的合速度，則初速度大?。簐0 m/s13 m/s，故A錯(cuò)誤，B正確； 由vt圖像可知，前2 s，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為：a 5 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，前2 s質(zhì)點(diǎn)所受合外力大小為Fma25 N10 N，故C正確； t1 s時(shí)，x方向的速度大小為7 m/s，而y方向速度大小為5 m/s，因此質(zhì)點(diǎn)的速度大小為 ，故D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,3.(關(guān)聯(lián)速度問題)(多選)如圖9所示，一人以恒定速度v0通過光滑輕質(zhì)定滑輪豎直向下拉繩使小車在水平面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，細(xì)繩與水平方向成45角，則此時(shí),C.小車

17、在水平面上做加速運(yùn)動(dòng) D.小車在水平面上做減速運(yùn)動(dòng),答案,解析,,,1,2,3,4,圖9,解析將小車速度沿著繩子方向與垂直繩子方向進(jìn)行分解，如圖所示，,1,2,3,4,4.(小船渡河問題)小船在200 m寬的河中橫渡，水流速度是2 m/s，小船在靜水中的航速是4 m/s.求： (1)要使小船渡河耗時(shí)最少，應(yīng)如何航行？最短時(shí)間為多少？,解析,答案,1,2,3,4,解析如圖甲所示，船頭始終正對河岸航行時(shí)耗時(shí)最少，,答案船頭正對河岸航行耗時(shí)最少，最短時(shí)間為50 s,(2)要使小船航程最短，應(yīng)如何航行？最短航程為多少？,解析,答案,1,2,3,4,解析如圖乙所示，航程最短為河寬d，即最短航程為200 m，應(yīng)使v合的方向垂直于河岸，故船頭應(yīng)偏向上游，與河岸成角，,答案船頭偏向上游，與河岸成60角，最短航程為200 m,