【物理】运动的合成与分解之小船渡河 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

第五章第五章 抛体运动抛体运动第第2 2节节 运动的合成与分解运动的合成与分解若人在河中若人在河中始终保持头始终保持头朝正前方朝正前方游向对岸，游向对岸，你认为他会在对岸的正前方到达，还是会你认为他会在对岸的正前方到达，还是会偏向上游或下游？为什么？偏向上游或下游？为什么？【问题？问题？】在下面的实验，我们将以红蜡块的运动为例，讨论在下面的实验，我们将以红蜡块的运动为例，讨论怎样研究怎样研究物体的物体的运动。运动。一、一个平面运动的实例一、一个平面运动的实例1 1.合运动与分运动合运动与分运动在在物物理理学学中中，如如果果一一个个物物体体实实际际发发生生的的运运动动产产生生的的效效果果跟跟另另外外两两个个运运动动产产生生的的效效果果相相同同，我我们们就就把把物物体体的的实实际际运运动动叫叫做做这这两两个个运运动动的的合合运运动动，这这两两个个运运动动叫叫做这一实际运动的做这一实际运动的分运动分运动。二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解2 2.合运动与分运动的关系：合运动与分运动的关系：等时性等时性合运动和分运动经历的时间相等。合运动和分运动经历的时间相等。独立性独立性各分运动独立进行，互不影响。各分运动独立进行，互不影响。等效性等效性各分运动的规律叠加起来和合运动的规律等效。各分运动的规律叠加起来和合运动的规律等效。3.3.运动的合成与分解：运动的合成与分解：分运动分运动合运动合运动运动的合成运动的合成运动的分解运动的分解4.4.运动的合成与分解是指运动的合成与分解是指a a、v v、x x的合成与分解。合成时均遵循的合成与分解。合成时均遵循平行四边形定则。平行四边形定则。aa1a2v1v2vABxx1x2分速度分速度分分速速度度合速度合速度分分加加速速度度合加速度合加速度位移的合成位移的合成速度的合成速度的合成加速度的合成加速度的合成分加速度分加速度合位移合位移分位移分位移分分位位移移运动的合成是唯一的，而运动的分解不是唯一的，通常按运动所产运动的合成是唯一的，而运动的分解不是唯一的，通常按运动所产生的实际效果分解。生的实际效果分解。【例题例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为，自动扶梯与水平面的夹角为30，自动扶梯前进的速度是，自动扶梯前进的速度是0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼（图台阶的速度匀速上楼（图5.2-3）。哪位顾客先到达楼上？如果该楼）。哪位顾客先到达楼上？如果该楼层高层高4.56m，甲上楼用了多少时间？，甲上楼用了多少时间？解解：甲：甲在竖直方向的速度在竖直方向的速度v甲甲y=v甲甲sin=0.76 sin 30m/s=0.38m/s乙在竖直方向的速度乙在竖直方向的速度因此因此v v甲甲 v v乙乙，甲先到楼上。，甲先到楼上。甲比乙先到达楼上，甲上楼用了甲比乙先到达楼上，甲上楼用了12s运动的合成与分解是分析复杂运动时的常用的方法，对分运动是运动的合成与分解是分析复杂运动时的常用的方法，对分运动是变速运动的情况也是适用的。变速运动的情况也是适用的。分运动合运动运动的合成运动的分解分速度分位移分加速度合成分解合速度合位移合加速度运动的合成与分解遵循平行四边形定则本课小结专题：小船过河问题分析专题：小船过河问题分析在在初中我们学习过，船在静水中速度为初中我们学习过，船在静水中速度为v船船，水流速为，水流速为v水水，船在顺流船在顺流而下时，而下时，v=v船船+v水；水；逆流而上时，逆流而上时，v=v船船-v水水现在现在我们要学习的是，小船渡河，我们首先想到的是我们要学习的是，小船渡河，我们首先想到的是v船船垂直于垂直于v水水，再想一想再想一想，这样做，小船能够到达正对的对岸吗？，这样做，小船能够到达正对的对岸吗？ABC 可见可见，小船将到达对岸下游的，小船将到达对岸下游的C处，造成这一现象的原因是什么处，造成这一现象的原因是什么？船的船的实际运动实际运动是是水流的运动水流的运动和和船相对静水的运动船相对静水的运动的合运动。的合运动。v水水表示水流的速度表示水流的速度 v船船表示表示船在静水中的船在静水中的速度速度 v表示船的实际航行的速度（合速度）表示船的实际航行的速度（合速度）【例【例1】小船在】小船在200m宽的河中横渡，水流速度为宽的河中横渡，水流速度为2m/s,船在静水中的船在静水中的航速是航速是4m/s.求：求：（1）当船头始终正对对岸时，它将在何时、何地到达对岸？）当船头始终正对对岸时，它将在何时、何地到达对岸？（2）要使小船到达正对岸，应如何航行？耗时多少？）要使小船到达正对岸，应如何航行？耗时多少？d解：解：（1 1）当船头始终正对对岸时）当船头始终正对对岸时船到达对岸的位置在在出发点正对下游船到达对岸的位置在在出发点正对下游100m100m处处【例【例1】小船在】小船在200m宽的河中横渡，水流速度为宽的河中横渡，水流速度为2m/s,船在静水中的船在静水中的航速是航速是4m/s.思考思考1 1：当船行驶到河中心时，水流速度突然增大，是否影响船过河：当船行驶到河中心时，水流速度突然增大，是否影响船过河的时间？的时间？不影响渡河时间，因为垂直河岸方向的速不影响渡河时间，因为垂直河岸方向的速度没变，根据分运动的独立性可知，渡河度没变，根据分运动的独立性可知，渡河时间不变时间不变.d思考思考2 2：小船小船如何渡河时间最短？最短时间如何渡河时间最短？最短时间t tminmin为多少？此时渡河位为多少？此时渡河位移为多大？移为多大？由于水流速度始终沿河岸方向，不能提供指向河岸的分速度因此若要渡河由于水流速度始终沿河岸方向，不能提供指向河岸的分速度因此若要渡河时间最短，只要使船头垂直于河岸航行即可由图可知，时间最短，只要使船头垂直于河岸航行即可由图可知，v水vV船d（2 2）当合速度与河岸垂直时，小船到达正对岸）当合速度与河岸垂直时，小船到达正对岸.船头方向与河岸上游成船头方向与河岸上游成60600 0航行航行.【例【例1】小船在】小船在200m宽的河中横渡，水流速度为宽的河中横渡，水流速度为2m/s,船在静水中的船在静水中的航速是航速是4m/s.问题：问题：怎样渡河位移最小？怎样渡河位移最小？例例例例.一一一一条宽度条宽度条宽度条宽度为为为为 d d d d 的的的的河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度为为为为 v v v v船船船船 ，水流，水流，水流，水流速速速速度度度度为为为为 v v v v水水水水 ，那么：那么：那么：那么：最短时间最短时间：此时位移：此时位移：(1)只有在v船 v水时，船才能垂直于河岸渡河。问题问题问题问题2 2：怎样渡河位移最小？怎样渡河位移最小？怎样渡河位移最小？怎样渡河位移最小？(2)v船船 v水水 时时，船船不不能能垂直于垂直于河岸河岸渡河渡河。dv水水lminBCDEAv船船v v船船例例例例.一一一一条宽度条宽度条宽度条宽度为为为为 d d d d 的的的的河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度河流，已知船在静水中的速度为为为为 v v v v船船船船 ，水流，水流，水流，水流速速速速度度度度为为为为 v v v v水水水水 ，那么：那么：那么：那么：速度关联类问题求解速度关联类问题求解速度的合成与分解速度的合成与分解问题：如图所示，岸上的小车问题：如图所示，岸上的小车A以速度以速度v匀速向左运动，用绳跨过光匀速向左运动，用绳跨过光滑轻质定滑轮和小船滑轻质定滑轮和小船B相连。相连。小车小车A和小船和小船B某一时刻的速度大小相等吗？如果不相等，哪个速度某一时刻的速度大小相等吗？如果不相等，哪个速度大？大？不相等，船的速度大于车的速度。不相等，船的速度大于车的速度。从运动的从运动的合成与分解的角度看，小船上合成与分解的角度看，小船上P P点的速度可以分解为哪两点的速度可以分解为哪两个分速度？个分速度？如图，如图，P点速度可以分解为沿绳方向的分速度和垂直于绳方向的点速度可以分解为沿绳方向的分速度和垂直于绳方向的分速度。分速度。