運動的合成與分解 教學設計 高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

教學設計

課程基本信息學科高中物理年級高一學期秋季課題§5.2運動的合成與分解教學目標1．通過實驗探究，認識合運動與分運動，知道合運動與分運動的特點。2．通過實例分析，初步掌握運動的合成與分解，體會將復雜運動分解為簡單運動的物理思想。教學內(nèi)容教學重點：1．通過實驗，探究物體在平面內(nèi)運動問題的研究方法。2．理解合運動與分運動的特點，掌握運動的合成與分解的方法。教學難點：1．合運動和分運動的關(guān)系的理解。2．運動的合成與分解方法的實際應用。教學過程一、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、箭矢這類較為復雜的運動的軌跡和速度？二、新課教學1．一個平面運動的實例觀察實驗：紅蠟塊在豎直平面內(nèi)的運動。思考：實驗中蠟塊做什么運動，蠟塊的運動軌跡如何？探究1：蠟塊運動的軌跡我們以蠟塊開始勻速運動的位置為原點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，建立平面直角坐標系（如右圖）。設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，即代表一條過原點的直線。所以蠟塊的運動軌跡是直線。探究2：蠟塊運動的速度蠟塊沿直線OP運動，從圖可以看出，P點速度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)：速度的運算遵循平行四邊形定則。（大量實驗研究表明）位移、速度、加速度等矢量的運算都遵循平行四邊形定則。概念提煉：1．合運動與分運動（1）物體實際發(fā)生的運動叫合運動（如蠟塊相對屏幕向右上方的運動）。合運動的位移（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動叫做分運動（如蠟塊沿玻璃管向上的運動和隨玻璃管向右的運動）。探究3：分運動與合運動的關(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，合運動與分運動的運動效果也相同，即合運動與分運動具有等效性。蠟塊同時參與水平方向和豎直方向兩個運動經(jīng)時間t到達P點，與直接以速度v沿直線OP運動到P點所用時間相同，說明合運動與分運動具有等時性。(視頻演示等時性)我們在研究蠟塊豎直方向沿玻璃管的運動時不需考慮其水平方向的運動；同樣在研究蠟塊水平方向的運動時也不需考慮其豎直方向的運動，說明分運動之間互不影響，具有獨立性。（3）分運動與合運動的關(guān)系：等效等時分運動相互獨立。2．運動的合成與分解（1）由分運動求合運動的過程叫做運動的合成。（2）由合運動求分運動的過程叫做運動的分解。（3）法則：平行四邊形定則、三角形定則三、學以致用1．【例題】某商場設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。甲比乙先到達樓上，甲上樓用了12s。方法提煉：找準合運動，按照實際運動效果進行分解。2．思考與討論：在之前的實驗中，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？同學猜想：軌跡應是曲線實驗驗證（視頻展示）3．思維拓展：在我們身邊，還有著各種各樣更為復雜的運動（展示旋轉(zhuǎn)飛椅、蕩秋千、投籃、跳遠圖片），我們都可以運用運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