物理運(yùn)動的合成與分解教學(xué)設(shè)計-2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第二冊

運(yùn)動的合成與分解－運(yùn)動的合成與分解－第二章拋體運(yùn)動§2.1運(yùn)動的合成與分解一、教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)：1、物理觀念①能了解曲線運(yùn)動的內(nèi)涵；②知道物體做曲線的條件；③能從運(yùn)動合成與分解角度分析曲線運(yùn)動。2、科學(xué)思維能在熟悉情境中運(yùn)用運(yùn)動的合成與分解解決曲線運(yùn)動問題。3、科學(xué)探究①通過迷你實(shí)驗(yàn)，探究曲線運(yùn)動的條件和方向；②通過分析小船渡河運(yùn)動，初步體會等效替代的物理思想。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任①能主動參加科技活動，有學(xué)習(xí)物理的內(nèi)在動力；②能體會物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用對日常生活的影響。二、教學(xué)重點(diǎn)理解曲線運(yùn)動的條件，判定物體做曲線運(yùn)動的方向及明確物體做曲線運(yùn)動的條件，并且掌握運(yùn)動合成與分解的方法。三、教學(xué)難點(diǎn)理解合運(yùn)動與它的分運(yùn)動是等效替代的關(guān)系。四、教學(xué)方法：討論、合作探究五、課時安排：三課時六、教學(xué)儀器：多媒體課件、玻璃管、水、膠塞、蠟塊七、教學(xué)環(huán)節(jié)：（一）引入新課：實(shí)驗(yàn)1：將手中的粉筆由靜止釋放，觀察粉筆的軌跡。粉筆的軌跡是直線，做初速度為0加速度為g的勻加速運(yùn)動實(shí)驗(yàn)2：將手中的粉筆以一定的速度斜向上拋出，觀察粉筆的軌跡。粉筆的軌跡是曲線思考：什么是曲線運(yùn)動呢？（二）新課教學(xué)：一、認(rèn)識曲線運(yùn)動1、曲線運(yùn)動：軌跡是曲線的運(yùn)動叫做曲線運(yùn)動。（展示生活中曲線運(yùn)動的例子）思考：物體在什么情況下才做曲線運(yùn)動呢？（觀察迷你實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論）“觀察鋼球的運(yùn)動軌跡”（1）讓鋼球從斜槽上沿直線下滑，在水平面上做直線運(yùn)動。（2）在鋼球運(yùn)動路線的正前方或旁邊放一塊磁鐵觀察鋼球的運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)物體受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上時，物體做曲線運(yùn)動。2、物體做曲線運(yùn)動的條件（1）物體具有初速度。（2）物體受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上，而是成一角度。3、做曲線運(yùn)動的物體，所受合力的方向總是指向曲線的凹側(cè)。思考：做直線運(yùn)動的物體的速度方向與所受的合外力共線，如何判斷曲線運(yùn)動的速度方向呢？⑴從砂輪上打磨下來熾熱的微粒沿什么方向飛出?微粒從砂輪邊緣的切線方向飛出⑵撐開帶有雨滴的雨傘繞柄旋轉(zhuǎn)，傘邊緣上的水滴如何運(yùn)動？水滴從雨傘邊緣的切線方向飛出通過這兩個實(shí)例定性的得出曲線運(yùn)動的速度方向。結(jié)論：做曲線運(yùn)動物體的速度方向是曲線上的某一點(diǎn)切線方向。4、曲線運(yùn)動的方向：曲線運(yùn)動中速度的方向是時刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時刻）的速度方向沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。5、直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動以及勻變速和變加速運(yùn)動的判定結(jié)論：判斷直線還是曲線運(yùn)動關(guān)鍵看a與v是否同一直線；判斷勻變速還是變加速關(guān)鍵看a是否恒定。練一練1．關(guān)于曲線運(yùn)動，下列說法正確的是（AC）A．做曲線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的瞬時速度方向在曲線運(yùn)動的切線方向B．質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動。C．質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時受到的合力方向與速度方向一定不在同一直線上D．質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動不一定有加速度2．關(guān)于運(yùn)動的性質(zhì)，下列說法中正確的是（A）A．曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動B．曲線運(yùn)動一定是變加速運(yùn)動C．變速運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動D．變力作用下的物體一定做曲線運(yùn)動AcbaB3．如圖，物體在恒力AcbaBA．可能沿曲線Ba運(yùn)動B．可能沿直線Bb運(yùn)動C．可能沿曲線Bc運(yùn)動D．可能沿原曲線由B返回A二、生活中運(yùn)動的合成與分解思考：將網(wǎng)球以某個角度拋出，其運(yùn)動軌跡不是直線而是曲線。怎樣研究、描述這樣的運(yùn)動呢？建立平面直角坐標(biāo)系演示：紅蠟塊在裝滿水的玻璃管中的運(yùn)動。通過分析后得出：1、物體實(shí)際的運(yùn)動叫合運(yùn)動。2、物體同時參與的幾個運(yùn)動叫分運(yùn)動。3、合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系：①運(yùn)動的獨(dú)立性——各分運(yùn)動獨(dú)立進(jìn)行，互不影響。②運(yùn)動的等時性——合運(yùn)動和分運(yùn)動經(jīng)歷的時間相等。③運(yùn)動的等效性——各分運(yùn)動的規(guī)律疊加起來和合運(yùn)動的規(guī)律等效。④運(yùn)動的同體性——合運(yùn)動和分運(yùn)動都是對同一物體而言的。三、小船過河視頻：小船過河。問題：AB/方向的運(yùn)動為合運(yùn)動。AA/和AB方向的運(yùn)動稱為分運(yùn)動。如圖某人乘小船以速度v沿直線AB/從小溪的A處到下游對岸的B/處，那么我們?nèi)绾谓⒆鴺?biāo)系研究小船的運(yùn)動?建立直角坐標(biāo)系根據(jù)小船的運(yùn)動效果：以小船的初始位置A為坐標(biāo)原點(diǎn),沿河岸的方向?yàn)閤軸、垂直河岸的方向?yàn)閥軸建立直角坐標(biāo)系。1、小船位置小船經(jīng)過時間t位置P的坐標(biāo)：x=v1t，y=v2t所以經(jīng)過時間t小船運(yùn)動的位移：位移的方向α(如圖)：位移方向不變，所以小船運(yùn)動軌跡是直線。2、小船速度求小船經(jīng)過時間t運(yùn)動到P點(diǎn)速度設(shè)小船經(jīng)過時間t運(yùn)動到P點(diǎn)在X軸方向上做勻速直線運(yùn)動，有vX＝v1在Y軸方向上做勻速直線運(yùn)動，有vY＝v2所以經(jīng)過時間t小船運(yùn)動的速度：速度的方向β(如圖)：速度大小和方向都不變，所以小船的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動例1、降落傘下落一段時間后的運(yùn)動可近似是勻速的。沒有風(fēng)的時候，跳傘員著地的速度約為5m/s，方向豎直向下；現(xiàn)在有風(fēng)，風(fēng)使他以4m/s的速度沿水平方向向東移動，問跳傘員將以多大的速度著地？這個速度的方向怎樣？答案：6.4m/s，運(yùn)動的合成與分解遵循平行四邊形定則注意：運(yùn)動的合成是惟一的，而運(yùn)動的分解不是惟一的，通常按運(yùn)動所產(chǎn)生的實(shí)際效果分解。探究：兩個互成角度的直線運(yùn)動的合成1、兩個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動2、一個勻速直線運(yùn)動和一個勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是什么運(yùn)動？勻變速曲線運(yùn)動3、兩個勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是什么運(yùn)動？①兩個初速度為0的勻加速直線運(yùn)動初速度為0的勻加速直線運(yùn)動②兩個初速度不為0的勻變速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動練一練1．關(guān)于合運(yùn)動、分運(yùn)動的說法，正確的是(A)A．合運(yùn)動的位移為分運(yùn)動位移的矢量和B．合運(yùn)動的位移一定比其中的一個分位移大C．合運(yùn)動的速度一定比其中的一個分速度大D．合運(yùn)動的時間一定比分運(yùn)動的時間長2．在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運(yùn)動，同時人頂著直桿以速度v0水平勻速移動，經(jīng)過時間t，猴子沿桿向上移動的高度為h，人頂桿沿水平地面移動的距離為x，如圖所示，關(guān)于猴子的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是(BD)A．相對地面做勻速直線運(yùn)動B．相對地面做勻變速曲線運(yùn)動C．t時刻猴子相對地面的速度大小為v0＋atD．t時間內(nèi)猴子相對地面的位移大小為三、運(yùn)動的合成和分解的應(yīng)用———小船渡河問題1、運(yùn)動分析船過河時同時參與兩個分運(yùn)動：一個是船相對于靜水的運(yùn)動，它的方向與船身指向相同，另一個是船隨水漂流的運(yùn)動，它的方向與河岸平行，船在水中的合運(yùn)動就是船的實(shí)際運(yùn)動v(相對地面的運(yùn)動)是上述兩個分運(yùn)動的合成。2、討論小船過河問題(1)怎樣才能使渡河時間最短由分運(yùn)動與合運(yùn)動的等時性知，讓船頭垂直對岸運(yùn)動即可(如下圖所示)最短時間t＝eq\f(d,v船)，船頭的指向與船的實(shí)際航向不同(2)怎樣才能使渡河位移最短小船的運(yùn)動為實(shí)際運(yùn)動，要使實(shí)際運(yùn)動位移最短只要使合位移最短即可，位移最短為河寬d,船頭須向上游傾斜一定角度(如下圖所示)最短的位移為河寬d，船頭與上游河岸夾角滿足v船cosθ＝v水。思考：如果v船<v水，小船能不能到達(dá)正對岸？它過河的最短時間和最小航程各為多少？只要使船頭沿垂直對岸航行，航程最小應(yīng)滿足：過河時間就最短。練一練1、若河水的流速大小與水到河岸的距離有關(guān)，河中心水的流速最大，河岸邊緣處水的流速最小?，F(xiàn)假設(shè)河的寬度為120m。河中心水的流速大小為4m/s，船在靜水中的速度大小為3m/s，要使船以最短時間渡河，則(BD)A．船渡河的最短時間是24sB．在行駛過程中，船頭始終與河岸垂直C．船在河水中航行的軌跡是一條直線D．船在河水中的最大速度為5m/s2、某人劃小船橫渡一條兩岸平行的河流，船在靜水中的速度大小不變，船頭方向始終垂直于河岸，水流速度與河岸平行，已知小船的運(yùn)動軌跡如圖所示，則(B)A．各處水流速度大小都一樣B．離兩岸越近水流速度越小θvθv1v2vD．無論水流速度是否變化，這種渡河方式耗時最長四、運(yùn)動的合成和分解的應(yīng)用———關(guān)聯(lián)速度問題繩(桿)模型繩（桿）端速度分解原則：沿著繩(桿)和垂直繩(桿)則v1與v的關(guān)系為：v1＝vcosθ注：繩(桿)兩端速度大小一般不相等，但兩端沿繩(桿)方向速度一定相等。1、“繩+物”問題例1、如圖所示，以速度v沿豎直桿勻速下滑的物體A，用細(xì)繩通過定滑輪拉動物體B在水平桌面上運(yùn)動，當(dāng)繩與水平面夾角為θ時，物體B的速率為vB＝vsinθ。2、“桿+物”問題例2、如圖所示,桿AB它的兩端在地板和豎直墻壁上，現(xiàn)拉A端由圖示位置以速率v勻速向右運(yùn)動，B端滑動的速度是：練一練1、如圖所示，在不計滑輪摩擦和繩子質(zhì)量的條件下，當(dāng)小車勻速向左運(yùn)動時，物體M的受力和運(yùn)動情況是(B)A．繩的拉力等于M的重力B．繩的拉力大于M的重力C．物體M向上做勻速運(yùn)動D．物體M向上做勻加速運(yùn)動2、如圖所示，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，當(dāng)運(yùn)動到圖示位置時，細(xì)繩與水平方向成45°角，則此時(BC)A．小車運(yùn)動的速度為B．小車運(yùn)動的速度為C．小車在水平面上做加速運(yùn)動D．小車在水平面上做減速運(yùn)動策略提煉：求解運(yùn)動的合成與分解問題，首先要分清合運(yùn)動與分運(yùn)動，然后根據(jù)矢量運(yùn)算法則進(jìn)行合成或分解。（四）本節(jié)小結(jié)：本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了：1、運(yùn)動軌跡是曲線的運(yùn)動叫曲線運(yùn)動。2、曲線運(yùn)動中速度的方向是時刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的瞬時速度的方向在曲線的這一點(diǎn)的切線上。3、當(dāng)合外力F的方向與它的速度方向有一夾角α?xí)r，物體做曲線運(yùn)動。4、什么是合運(yùn)動和分運(yùn)動。5、什么是運(yùn)動的合成與分解。6、運(yùn)動的合成和分解遵循平行四邊形定則。7、分運(yùn)動和合運(yùn)動具有等時性。（五）課外作業(yè)：