教学运动的合成与分解

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1、知识回顾,坐标系的选取很重要,对于直线运动,最好沿着这条直线建立坐标系,即建立一个一维直线坐标系。,小球的位移为: x=v0t,知识回顾,对于直线运动,最好沿着这条直线建立坐标系,即建立一个一维直线坐标系。,小球的位移为: y=gt2/2,坐标系的选取很重要,提出问题,物体的运动轨迹不是直线,比如我们将乒乓球以某个角度抛出,其运动的轨迹不是直线而是曲线。怎样研究、描述这样的曲线运动呢? 建立平面直角坐标系,乒乓球运动的频闪照片,演示实验,以红蜡块运动为例,我们以下面实验中的红蜡块的运动为例,看一看怎样在平面直角坐标系中研究物体的运动。,实验分析,蜡块的运动轨迹是直线吗?,这个实验中,蜡块既向上

2、做匀速运动,又由于玻璃管的移动向右做匀速运动,在黑板的背景前我们看出蜡块是向右上方运动的。那么,蜡块的“合运动”的轨迹是直线吗?合运动是匀速运动吗?这些都不是单凭观察能够解决的。,蜡块位置,建立直角坐标系,蜡块的位置P的坐标:,x = vx t y = vy t,蜡块轨迹,数学分析,消去时间t:,蜡块相对于黑板的运动轨迹是过原点的一条直线,蜡块位移,从计时开始到时刻t,蜡块运动位移的大小是:,位移的方向:,蜡块速度,从计时开始到时刻t,蜡块运动位移的大小是:,所以蜡块的速度:,实验总结,1、物体实际的运动叫合运动 2、物体同时参与合成的运动的运动叫分运动 3.由分运动求合运动的过程叫运动的合成

3、 4.由合运动求分运动的过程叫运动的分解,几个概念,实验总结,几个特征,1.运动的独立性 2.运动的等时性 3.运动的等效性 4.运动的同一性,现在我们探讨了蜡块在玻璃管中的运动,请大家考虑实际生活中我们遇到的哪些物体的运动过程与蜡块相似?典型事例:小船过河对小船在水里的运动加以讨论,探究讨论,请大家考虑生活中类似的“蜡块”运动,参考答案,请大家考虑生活中类似的“蜡块”运动,小船过河时的运动情况和蜡块在玻璃管中的运动基本是相同的首先小船过河时它会有一个自己的运动速度,当它开始行走的时候,同时由于水流的作用,它要顾着水流获得一个与水的运动速度相同的速度小船自己的速度一般是与河岸成一定角度的,而水

4、流给小船的速度却是沿着河岸的所以小船实际的运动路径是这两个运动合成的结果而合速度的大小取决于这两个建度的大小和方向而小船渡河的时间仅与小船自身的速度有关,与水流的速度是没有关系的 。,运动的合成与分解解决实际问题,例题分析,飞机起飞时以300km/h的速度斜向上飞,飞行方向与水平方面的夹角30o。求水平方向的分速度vx和竖直方向的分速度vy,请同学们思考并独立完成,例题分析,例题分析与解题,探究讨论,如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动,在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动合运动的轨迹是什么样的?,两个直线运动的合成,参考提示:匀速运动的速度V1和匀加速运动的初速度v2的合速度应如图6

5、23所示,而加速度a与v2同向,则a与v合必有夹角,因此轨迹为曲线 两个直线运动的合运动可以是直线运动也可以是曲线运动,实验探究,让玻璃管倾斜一个适当的角度,沿水平方向匀速运动,同时让红色的蜡块沿玻璃管匀速运动,如图所示,请大家思考如何确定红蜡块的位置、运动轨迹以及红蜡块的速度,两个直线运动的夹角不一定是90o,提示:平行四边形定则,1、判断合运动是直线还是曲线,看合加速度与合速度的方向是否共线。 2、判断合运动是匀速运动还是变速运动,看合外力是否为零。 3、判断合运动是匀变速运动还是非匀变速运动,看合外力是否恒定。,课堂练习,1关于运动的合成,下列说法中正确的是 ( ) A.合运动的速度一定

6、比每一个分运动的速度大 B两个速度不等的匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动 D两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等,BD,2 关于运动的合成与分解,以下说法正确的是( ) A一个匀加速直线运动,可以分解为两个匀加速直线运动 B一个匀减速运动,可以分解为方向相反的匀速运动和初速度为零的匀加速直线运动 C一个在三维空间中运动的物体,它的运动可以分解为在一个平面内的运动和在某一方向上的直线运动 D一个静止的物体,它的运动可以分解为两个方向相反的匀速直线运动,ABCD,3以下说法正确的是( ) A两个匀速直线运动,其合运动必为匀速直线运

7、动 B两个匀变速直线运动,其合运动必为匀变速直线运动 C平面上的曲线运动可分解为两个直线运动 D两个运动的合运动速度必定大于分运动速度,AC,4关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,下述说法正确的是 ( ) A一定是直线运动 B一定是曲线运动 C可能是曲线运动也可能是直线运动 D以上说法都不对,C,5火车以6m/s的速度向东行驶,雨点的速度为4m/s,方向竖直向下,求车中人所观察到的雨点的速度。,V=7.2m/s tan=1.5,6、关于运动的合成与分解的说法中,正确的是( ) A、合运动的位移为分运动的位移的矢量和 B、合运动的速度一定比其中一个分速度大 C、合运动的时间为

8、分运动时间之和 D、合运动的时间与各分运动时间相等,AD,典型问题1,小船过河问题,如右图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:船过河的最短时间怎样? 因为船过河时间仅由v2垂直于岸的分量v决定,即t=d/ v , v= v2sina,与v1无关,所以当v2垂直岸时,过河所用时间最短,最短时间为t=d/ v2 也与v1无关。,例题:一只小船以船头垂直河岸的方向航行,当到达河中心时水流的速度突然加大则船过河的时间怎么变?,答不变,(1)最短时间,若用V水表示水速V舟表示船速,船过河路程由实际运动轨迹决定。 a、当v舟v水时,船合运动垂直河时有最短路程;船向上游偏转一个角度 ,此时过河的时间t

9、=d/ v舟sin有最短的路程是如下图,(2)过河的最短距离,b、当V舟V水时,(如图示)。,当v水v舟的条件下,舟只能斜向下游到达江岸,此时v舟所有可能的方向如上图所示,当v合与v舟垂直时.角最大,舟所走的位移最短.,当v水v舟时,合运动方向垂直河岸时,航程最短;当v水v舟时,当合运动方向与舟身垂直时,航程最短.,例题:,河宽300m,水流速度为3m/s,小船在静水中的速度为5m/s,问(1)以最短时间渡河,时间为多少?可达对岸的什么位置? (2)以最短航程渡河,船头应向何处?渡河时间又为多少?,解析: 当船头对准对岸行驶时(并不是到达正对岸),时间最短,船的轨迹如图所示最短时间:t=d/v

10、1=300/5=60s 到达对岸,在出发点下游:s1=dcos=dv2/v1=180m,在抗洪抢险中,战士驾驶冲锋舟救人,假设江岸是平直的.洪水沿江而下,水的流速为5 m/s.舟在静水中的航速为10 m/s,战士救人的地点A离岸边最近点O的距离为50 m问:,(1)战士要想用最短的时间将人送上岸,求最短时间为多长? (2)战士要想用最短的航程将人送上岸,冲锋舟的驾驶员应使舟头与河岸成多少度角? (3)如果水的流速是10 m/s,而舟的航速(静水中)为5 m/s,战士想通过最短的距离将人送上岸,求这个最短的距离.,【解析】(1) 根据运动的独立性可知,冲锋舟到达江岸的时间由垂直于江岸的分速度决定

11、,该分速度越大,则时间越短,故当冲锋舟垂直于江岸时,时间最短,最短的时间为t =d/v=50/10=5s (2)战士要想到达江岸的航程最短,则要求合速度的方向垂直于江岸,舟头必须指向江岸的斜上方,设与江岸的夹角为(如下图所示),则:cos= =0.5,所以=60.,(3)在v水v舟的条件下,舟只能斜向下游到达江岸,此时v舟所有可能的方向如上图所示,当v合与v舟垂直时.角最大,舟所走的位移最短.此时 则=30,故舟所走的最短位移为,绳子末端速度合成分解:,原则:平行四边形定则 分运动:两邻边 ; 合运动:对角线 分运动的方向的确定: 根据合运动产生的实际运动效果来确定,例 如图17所示,一人站在

12、岸上,利用绳和定滑轮,拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v,绳AO段与水平面夹角为,不计摩擦和轮的质量,则此时小船的水平速度多大?,分析:船同时参与了两方向的运动 1.沿绳方向的收缩运动 2.绕滑轮的旋转运动,vA=v/cos,典型问题2,例、如图所示,牵引车通过一定滑轮可将重物从竖井中提出,当牵引车匀速向右行驶时,重物将( ) A匀速上升 B. 加速上升 C. 减速上升 D. 无法确定运动速度是匀速、加速或减速,B,例 如图(a)所示,A物块以速度v沿竖直杆匀速下滑,经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平方向上运动当细绳与水平面成夹角为时,求物体B运动的速度,vB=vsin,例:一辆车通过一根跨在定滑

13、轮的绳子PQ提升重物G,绳的P端挂在车后的挂钩上,Q端系在重物上,如图所示,设绳子长度不变,开始是车在A点,左、右绳子已绷紧,并且是竖直的,左侧绳长为提升时,车以加速度a向左行驶,经过时间t到达点,、间距离也为求:()从到需要多少时间?()车到点的瞬间,重物的速度多大?()在这段时间内,重物上升的高度多少?,小结,探究曲线运动的基本方法运动的合成与分解这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则在实际的解题过程中,通常选择实际看到的运动为合运动,其他的运动为分运动运动的合成与分解包括以下几方面的内容: (1)速度的合成与分解; (2)位移的合成与分解; (3)加速度的合成与分解 合运动与分运动之间还存在如下的特点: (1)独立性原理:各个分运动之间相互独立,互不影响 (2)等时性原理:合运动与分运动总是同时开始,同时结束,它们所经历的时间是相等的,这节课我们学习的主要内容是,谢谢大家,

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