高中物理必修二《2 運(yùn)動(dòng)的合成與分解》多媒體精品課件

1、2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解 一、一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的實(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí),_的選取很重要。(1)對于直線運(yùn)動(dòng),應(yīng)沿著直線建立_坐標(biāo)系。(2)研究物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以選擇_坐標(biāo)系。坐標(biāo)系直線平面直角2.蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡:(1)蠟塊的位置:從蠟塊開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻計(jì)時(shí),在t時(shí)刻,蠟塊的位置P可以用它的x、y兩個(gè)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(yùn)動(dòng)軌跡:_,是一條過_。

2、原點(diǎn)的直線二、運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵:蠟塊沿玻璃管向上的運(yùn)動(dòng)和它隨玻璃管向右的運(yùn)動(dòng)。2.合運(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵:蠟塊相對于_向右上方的運(yùn)動(dòng)。玻璃管3. 一運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.內(nèi)涵:(1)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng):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)運(yùn)動(dòng)的合成與分解:已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng),叫運(yùn)動(dòng)的合成;已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng),叫運(yùn)動(dòng)

3、的分解。2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)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(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:等效性各分運(yùn)動(dòng)的共同效果與合運(yùn)動(dòng)的效果相同等時(shí)性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生,同時(shí)結(jié)束,經(jīng)歷的時(shí)間相同獨(dú)立性各分運(yùn)動(dòng)之間互不相干,彼此獨(dú)立,互不影響同體性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是同一物體的運(yùn)動(dòng)4.確定合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的方法:分析兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí),應(yīng)先根據(jù)平行四邊形定則,確定合運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng):若a恒定,物體做勻變速運(yùn)動(dòng);若a變化,物體做變加速運(yùn)動(dòng)。(2)判斷軌跡曲直:若a與v0共線,則做直

4、線運(yùn)動(dòng);若a與v0不共線,則做曲線運(yùn)動(dòng)?！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(yùn)送到正對岸。討論:(1)如果你是船長,你會(huì)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(huì),因?yàn)樵谪洿珊訒r(shí),也會(huì)隨水流向下游方向運(yùn)動(dòng),無法到達(dá)正對岸。(2)渡河時(shí),這艘貨船將要參與幾個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)?你會(huì)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(gè)方向的運(yùn)動(dòng);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(yùn)動(dòng)方向垂直河岸?！镜淅痉丁磕承＿M(jìn)行教學(xué)實(shí)施改造,在教室安裝了可以左右滑動(dòng)的黑板,如圖所示。一位老師用粉筆在其中某塊可移動(dòng)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(dòng),同時(shí)黑板以某一速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),同時(shí)粉筆相對于黑板從靜止開始勻加速向上滑動(dòng),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(cuò)誤。【母題追問】1.在【典例示范】中如何確定粉筆相對地面的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向?【解析】粉筆相對于黑板向上運(yùn)動(dòng),同時(shí)隨黑板向右運(yùn)動(dòng),其實(shí)際運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡,為什么不同的人認(rèn)為運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡不

6、同。答案:見解析【補(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.合運(yùn)動(dòng)的速度一定比分運(yùn)動(dòng)的速度大B.合運(yùn)動(dòng)的位移一定比分運(yùn)動(dòng)的位移大C.合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D.兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)【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(yùn)動(dòng)的速度不一定比分運(yùn)動(dòng)的速度大,合運(yùn)動(dòng)的位移不一定比分運(yùn)動(dòng)的位移大,故A、B錯(cuò)誤;根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成與分解的性質(zhì)可知合運(yùn)動(dòng)與兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)之間具有等時(shí)性,故C正確;分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)不一定是直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。二運(yùn)動(dòng)的合成與分解的應(yīng)用1.確定物體的合運(yùn)動(dòng)(實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng))與分運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析同一運(yùn)動(dòng)(合運(yùn)動(dòng)或某一分運(yùn)動(dòng))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(shí)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(diǎn)勻速上升的同時(shí),使玻璃管水平向右做直線運(yùn)動(dòng),則紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡是圖中的()A.若玻璃管做勻速運(yùn)動(dòng),則為直線PB.若玻璃管做勻加速運(yùn)動(dòng),則為曲線

8、QC.若玻璃管做勻加速運(yùn)動(dòng),則為曲線RD.不論玻璃管做何種運(yùn)動(dòng),軌跡都是直線P【審題關(guān)鍵】序號(hào)信息提取豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)水平方向的直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),若玻璃管在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),其加速度為零,紅蠟塊做直線運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),若玻璃管在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)。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(cuò)誤。【素養(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(shí)間越長B.風(fēng)速越大,水滴落地時(shí)的瞬時(shí)速度越小C.水滴著地時(shí)的瞬時(shí)速度與風(fēng)速無關(guān)D.水滴下落的時(shí)間與風(fēng)速無關(guān)【解析】選D。將水滴的運(yùn)動(dòng)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(dòng),豎直方向同時(shí)向下落;由于水平方向的分運(yùn)動(dòng)對豎直分運(yùn)動(dòng)無影響,故落地時(shí)間與水平分速度無關(guān),故A錯(cuò)誤,D正確;兩分運(yùn)動(dòng)的速度合成可得到合速度v= ,故風(fēng)速越大,落地時(shí)合速度越大,故B、C錯(cuò)誤。2.質(zhì)量為m=2 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在光滑水平面上的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)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(diǎn)在F1的作用由靜止開始從坐標(biāo)系的原點(diǎn)沿+x軸方向做勻加速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),x2=v1t2=16 m,x方向坐標(biāo)為x1+x2=24 m,在+y軸方向加速運(yùn)動(dòng),+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(yùn)動(dòng)。再根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)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(cuò)誤。3.如圖所示,在滅火搶險(xiǎn)的過程中,消防隊(duì)員

11、有時(shí)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(shí)間,在消防車前進(jìn)的過程中,人同時(shí)相對梯子(與消防車的夾角固定不變)勻速向上運(yùn)動(dòng)。從地面上來看消防隊(duì)員的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時(shí),消防隊(duì)員一定做曲線運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時(shí),消防隊(duì)員一定做直線運(yùn)動(dòng)C.當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時(shí),消防隊(duì)員一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時(shí),消防隊(duì)員一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選B。當(dāng)消防車勻速前進(jìn)時(shí),因人同時(shí)相對梯子勻速向上運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成,可知:消防隊(duì)員一定做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;當(dāng)消防車勻加速前進(jìn)時(shí),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(duì)員做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)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(shí)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(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v1+v2B.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為 C.物體相對地面做曲線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),速度為v1,又參與了豎直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v2,合運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),合速度v= ,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確。由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),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(xiàng)D正確?！就卣估}】考查內(nèi)容:運(yùn)動(dòng)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(tái)表演中還出現(xiàn)了無人機(jī)?，F(xiàn)通過傳感器將某臺(tái)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(shí)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(shí)刻處于失重狀態(tài)B.無人機(jī)在0t2這段時(shí)間內(nèi)沿直線飛行C.無人機(jī)在t2時(shí)刻上升至最高點(diǎn)D.無人機(jī)在t2t3時(shí)間內(nèi)做勻變速運(yùn)動(dòng)【正確解答】選D。依據(jù)圖像可知,無人機(jī)在t1時(shí)刻,在豎直方向向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),而水平方向則是做勻減速直線運(yùn)動(dòng),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(cuò)誤; 由圖