高中物理第一章抛体运动2运动的合成与分解教案2教科版

第二节 运动的合成与分解
教学进程：
一、运动的独立性
在一路必修1中，咱们已经学习了分析一维运动的方式.对于一个以速度v 0做匀速直线运动的小球（如图所示），若是取t 0=0时刻的位置坐标x 0=0，小球的运动方向为坐标的正方向，则在通过任意时刻t 后，小球的位移为：x 0=v 0t .
对于一个以加速度a 做匀加速直线运动的汽车（如图所示），若是在t 0=0时刻的位置坐标x 0=0,初速度v 0=0,取汽车的运动方向为坐标的正方向，在通过任意时刻t 后，汽车的位移为：221at x =.
若是小球做自由落体运动（如图所示），在t 0=0时刻的位置坐标y 0=0，初速度v 0=0，取小球的运动方向为坐标的正方向，则在通过任意时刻t 后，小球的位移为：22
1gt y =.
若是小球的运动不是一维运动，比如咱们将足球以某一个角度抛出，其运动的轨迹不是直线，而是曲线.如何研究、描述如此的曲线运动呢？
在物理学中，咱们通常采用运动的合成与分解的方式来研究曲线运动.即一个复杂运动能够视为若干个互不影响的、独立的分运动的合运动.例如，以某一个角度飞出的足球的曲线运动，在军事演习中空中飞行的炮弹等，能够视为一个沿水平方向的分运动与另一个沿竖直方向的分运动的合运动，而且两个分运动不彼此影响，具有独立性.
如何理解运动的独立性呢？让咱们来做个实验.
【合作探讨】
运动的独立性
在如图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M 、N ，别离用
于发射小铁球P 、Q ；两轨道上端别离装有电磁铁C 、D ；调节电
磁铁C 、D 的高度，使AC =BD ，从而保证小铁球P 、Q 在轨道出口处的水平初速度v 0相同. 将小铁球P 、Q 别离吸在电磁铁C 、D 上，然后切断电源，使两个小铁球能以相同的初速度v 0同时别离从轨道M 、N 的下端射出.实验结果是两个小铁球同时抵达E 处，发生碰撞.增加或减小轨道M 的高度，只改变小铁球P 抵达桌面时的速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两个小铁球老是发生碰撞.
实验结果表明，改变小铁球P 的高度，两个小球仍然会发生碰撞.说明沿竖直方向距离的转变，虽然改变了两个球相遇时小球P 沿竖直方向速度分量的大小，但并非改变小球P 沿水平方向的速度分量的大小.因此，两个小球一旦处于同一水平面，就会发生碰撞.这说
明小球在竖直方向上的运动并非影响它在水平方向上的运动.另外，咱们还能够用实验证明，小球在水平方向上的运动也不影响它在竖直方向上的运动.也就是说，竖直方向上的运动与水平方向的运动互不影响，是独立的运动.这就是运动的独立性.
运动的独立性原理又叫运动的叠加性原理，与功的原理、力的独立性原理合称中学物理三大原理，它是“运动的合成、分解”形成的前提，是解决复杂运动方式形成的关键点.
二、运动的合成和分解
咱们对曲线运动有了大体熟悉，它比直线运动复杂，为研究复杂的运动，就需要把复杂的运动分为简单的运动.下面咱们来学习一种常常利用方式——运动的合成和分解.
1.合运动和分运动
（1）做下列演示实验：
a.在长80~100 cm、一端封锁的管中注满清水，水中放一个由红蜡做成的小圆柱体R（要求它能在水中大致匀速上浮），将管的开口端用胶塞塞紧.
b.将此管紧贴黑板竖直倒置，蜡块就沿玻璃管匀速上升，做直线运动，记下它由A移动到B所用的时刻.
C.然后，将玻璃管从头倒置，在蜡块上升的同时，将玻璃管水平向右匀速移动，观察到它是向斜向右上方移动的，通过相同的时刻，它由A运动到C.
（2）分析：红蜡块可看成是同时参与了下面两个运动：在玻璃管中竖直向上的运动（由A到B）和随玻璃管水平向右的运动（由A到D）.红蜡块实际发生的运动（由A到C）是这两个运动合成的结果.
（3）用CAI课件从头对比模拟上述运动.
（4）总结取得什么是分运动和合运动
a.红蜡块沿玻璃管在竖直方向的运动和随管做的水平方向的运动，叫做分运动.
红蜡块实际发生的运动叫做合运动.
b.合运动的位移（速度）叫做合位移（速度）；
分运动的位移（速度）叫做分位移（速度）.
2.运动的合成和分解：
（1）分运动合运动.
（2）运动的合成和分解遵循平行四边形定则.
【例题剖析】
若是在前面所做的实验中玻璃管长90 cm，红蜡块由玻璃管的一端沿管匀速地竖直向上运动，同时匀速地水平移动玻璃管，当玻璃管水平移动了80 cm时，红蜡块抵达玻璃管的另一端.整个运动进程所用的时刻为20 s，求红蜡块运动的合速度.
（1）说明红蜡块参与了哪两个分运动.
（2）据实验观察明白，分运动和合运动所用的时刻有什么关系？
（3）红蜡块的两个分速度应如何求解？
（4）如何分解合速度？
【方式引导】
红蜡块沿玻璃管匀速竖直向上的运动和玻璃管水平的移动是两个分运动.这是一个已知分运动求合运动的问题.分运动和合运动所历时刻是相同的，能够先别离求出分运动的速度，再求合速度；也能够先求出合位移的大小，再算出合速度.这里咱们用第二种方式.
【教师精讲】
按照平行四边形定则求合位移，如上图所示AC 2=AB 2+AD 2，所以合位移22AD AB +=1.2 m
合速度的大小为：m/s 100.62-⨯==t
AC v 合速度与合位移的方向相同.
解法二：
【教师精讲】
竖直方向的分速度s m s
m v /045.0209.01==
水平方向的分速度s m s m v /04.0208.02== 合速度:s m v v v /100.622
221-⨯=+=
合速度与合位移的方向相同.同窗们能够比较一下上面的两种方式求合速度，所得的结果完全相同.
【例题剖析】
飞机以300 km/h 的速度斜向上飞行，方向与水平方向成30°角．求水平方向的分速度v x 和竖直方向的分速度v y ．
【方式引导】
飞机斜向上飞行的运动能够看做是它在水平方向和竖直方向
的两个分运动的合运动．把v =300km/h 分解，就可以够求得分速
度．
【教师精讲】
v x =v cos30°=260 km/h
v y =v sin30°=150km/h
若是两个分运动都是匀速直线运动，由于分速度矢量是恒定的，合速度矢量也是恒定的，所以合运动也应该是匀速直线运动．如前面咱们看到的蜡块的合运动，就是匀速直线运动．可是，若是水平加速移动玻璃管，由于水平分速度矢量再也不是恒定的，合速度矢量也再也不是恒定的，蜡块就不能做直线运动了．如下图画出了蜡块运动时每隔一秒所抵达的位置，能够看出蜡块是沿着曲线运动到C 点的．
这里咱们看到，两个直线运动的合运动能够是曲线运动．反过
来，一个曲线运动也能够分解为两个方向上的直线运动．别离研究这两个方向上的受力情形和运动情形，弄清作为分运动的直线运动的规律，就可以够明白作为合运动的曲线运动的规律．以后，咱们将用这种办法研究平抛运动和斜抛运动．
【巩固训练】
1.关于曲线运动，下列说法正确的是（）
A.曲线运动必然是变速运动
B.曲线运动速度的方向不断地转变，但速度的大小能够不变
C.曲线运动的速度方向可能不变
D.曲线运动的速度大小和方向必然同时改变
答案：AB
2.物体在力F1、F2、F3的一路作用下做匀速直线运动，若突然撤去外力F1，则物体的运动情形是（）
A.必沿着F1的方向做匀加速直线运动
B.必沿着F1的方向做匀减速直线运动
C.不可能做匀速直线运动
D.可能做直线运动，也可能做曲线运动
答案：D
课堂小结
本节课咱们主要学习了：
1.运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动.
2.曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上.
3.当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角α时，物体做曲线运动.
4.什么是合运动和分运动.
5.什么是运动的合成和分解.
6.运动的合成和分解遵循平行四边形定则.
7.分运动和合运动具有等时性.
布置作业
讲义P48作业1~4题.
板书设计
一、运动的独立性
1.一个复杂运动能够视为若干个互不影响、独立的分运动的合运动.
2.实验与探讨：运动的独立性.
二、运动合成与分解的方式
活动与探讨
阅读并讨论习题中最后一道题，试着由理论得出结论并寻求实验探讨，总结是不是与理论推理一致．
总结：对学生的研究进程给予评价，最后提出若两个分运动都是匀加速运动，其运动轨迹如何？两个分运动都是初速度为零的匀加速运动，其运动轨迹又是如何？。