2020版新教材高中物理2.1.1运动的合成与分解课件鲁教版必修2201911011174.ppt

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1、第第2 2章抛章抛 体体 运运 动动第第1 1节运动的合成与分解节运动的合成与分解第第1 1课时运动的合成与分解课时运动的合成与分解一、认识曲线运动一、认识曲线运动【思考思考】从飞机上掉落的物体的运动轨迹是直从飞机上掉落的物体的运动轨迹是直线还是曲线线还是曲线?提示提示:曲线。曲线。1.1.直线运动直线运动:轨迹是轨迹是_的运动称为直线运动。的运动称为直线运动。2.2.曲线运动曲线运动:轨迹是轨迹是_的运动称为曲线运动。的运动称为曲线运动。3.3.曲线运动的速度曲线运动的速度:速度是速度是_,_,它既有它既有_,_,又有又有_。做曲线运动的物体在某一点的速度方向就是该。做曲线运动的物体在某一点

2、的速度方向就是该点轨迹的点轨迹的_。直线直线曲线曲线矢量矢量大小大小方向方向切线方向切线方向4.4.做曲线运动的条件做曲线运动的条件:(1)(1)从动力学角度看从动力学角度看:物体所受合外力的方向跟它的速物体所受合外力的方向跟它的速度方向度方向_,_,物体做曲线运动。物体做曲线运动。(2)(2)从运动学角度看从运动学角度看:物体的加速度方向与它的速度方物体的加速度方向与它的速度方向向_,_,物体做曲线运动。物体做曲线运动。不在同一条直线上不在同一条直线上不在同一条直线上不在同一条直线上二、生活中的运动的合成与分解二、生活中的运动的合成与分解【思考思考】提示提示:红蜡块做斜向上的匀速直线运动。红

3、蜡块做斜向上的匀速直线运动。1.1.合运动合运动:物体物体_的运动。的运动。2.2.分运动分运动:物体同时参与的几个运动。物体同时参与的几个运动。3.3.运动合成与分解实质上是对描述运动的物理量如运动合成与分解实质上是对描述运动的物理量如_、_、_的合成与分解的合成与分解,遵从遵从_。实际发生实际发生位位移移速度速度加速度加速度平行四边形定平行四边形定则则一曲线运动的性质一曲线运动的性质1.1.曲线运动的速度曲线运动的速度:(1)(1)速度方向速度方向:曲线运动中质点在某一时刻曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置或某一位置)的速度方向的速度方向,就是质点从该时刻就是质点从该时刻(或该点或该点)

4、脱离曲线后脱离曲线后自由运动的方向自由运动的方向,也就是曲线上这一点的切线方向。也就是曲线上这一点的切线方向。(2)(2)关于速度的关于速度的“一定一定”与与“不一定不一定”。“一定一定”:物体做曲线运动时物体做曲线运动时,运动方向不断变化运动方向不断变化,即即速度方向一定变化。速度方向一定变化。“不一定不一定”:物体做曲线运动时物体做曲线运动时,速度的大小不一定速度的大小不一定变化。变化。2.2.曲线运动的性质判断曲线运动的性质判断:3.3.曲线运动的轨迹特点曲线运动的轨迹特点:(1)(1)做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切。做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切。(2)(2)轨迹向合力方向

5、弯曲。轨迹向合力方向弯曲。(3)(3)轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。(4)(4)合力指向曲线的凹侧。合力指向曲线的凹侧。4.4.合外力与速率变化的关系合外力与速率变化的关系:(1)(1)合外力方向与速度的方向夹角为锐角时合外力方向与速度的方向夹角为锐角时,物体做速物体做速率越来越大的曲线运动率越来越大的曲线运动,如图甲。如图甲。(2)(2)合外力方向与速度方向夹角为直角时合外力方向与速度方向夹角为直角时,物体做速率物体做速率不变的曲线运动不变的曲线运动,如图乙。如图乙。(3)(3)合外力方向与速度方向夹角为钝角时合外力方向与速度方向夹角为钝

6、角时,物体做速率物体做速率越来越小的曲线运动越来越小的曲线运动,如图丙。如图丙。【思考思考讨论讨论】在一个光滑水平的桌面上做直线运动的小钢球旁在一个光滑水平的桌面上做直线运动的小钢球旁,放置放置一磁铁一磁铁,钢球在磁铁的吸引下钢球在磁铁的吸引下,运动轨迹如图中虚线所运动轨迹如图中虚线所示示,A,A、B B为轨迹上的两点为轨迹上的两点,这个现象说明了什么这个现象说明了什么?(?(科学科学探究探究)提示提示:小钢球的速度方向是其运动轨迹的切线方向小钢球的速度方向是其运动轨迹的切线方向,合合力方向是指向磁体的方向力方向是指向磁体的方向,两者不共线两者不共线,球在做曲线运球在做曲线运动。动。【典例示范

7、典例示范】一物体以速度一物体以速度v v运动运动,到达位置到达位置A A开始受到向开始受到向前但偏右的前但偏右的(观察者沿物体的运动方向看观察者沿物体的运动方向看,下同下同)合力合力,到达到达B B时时,合力改成与前进方合力改成与前进方向相同向相同,到达到达C C时时,合力又突然改成向前但偏左合力又突然改成向前但偏左,最终到最终到达达D D。以下四图表示物体全程的运动轨迹。以下四图表示物体全程的运动轨迹,正确的是正确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()【解析解析】选选A A。物体在做曲线运动。物体在做曲线运动,某点的速度方向为某点的速度方向为该点的切线方向该点的切线方向,C,C错误错误;到达到

8、达B B时时,这个合力的方向突然这个合力的方向突然变得与前进方向相同变得与前进方向相同,所以物体做直线运动所以物体做直线运动,故故B B错误错误;到达到达C C时时,又突然改为向前但偏左的力又突然改为向前但偏左的力,物体的轨迹向左物体的轨迹向左发生偏转发生偏转,该偏转的过程中是逐步发生偏转该偏转的过程中是逐步发生偏转,不能发生不能发生突变突变,故故D D错误错误;故只有故只有A A正确。故选正确。故选A A。【规律方法规律方法】曲线运动的速度规律曲线运动的速度规律(1)(1)若具有一定初速度的物体若具有一定初速度的物体,在恒力作用下做曲线运在恒力作用下做曲线运动动,物体的末速度会越来越接近力的

9、方向物体的末速度会越来越接近力的方向,但不会与力但不会与力的方向相同。的方向相同。(2)(2)做曲线运动的物体的轨迹处在运动方向与合力方向做曲线运动的物体的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。构成的夹角之间。【素养训练素养训练】1.1.冬奥会上冬奥会上,进行短道速滑时进行短道速滑时,滑冰运动员要在弯道上滑冰运动员要在弯道上进行速滑比赛进行速滑比赛,如图为某运动员在冰面上的运动轨迹如图为某运动员在冰面上的运动轨迹,图中关于运动员的速度方向、合力方向正确的是图中关于运动员的速度方向、合力方向正确的是()【解析解析】选选D D。做曲线运动的物体。做曲线运动的物体,速度沿该点的切线速度沿该点的切

10、线方向方向,向着受力方向弯曲向着受力方向弯曲,所以选所以选D D。2.2.下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.判断物体是做曲线运动还是直线运动判断物体是做曲线运动还是直线运动,应看合外力方应看合外力方向与速度方向是否在一条直线上向与速度方向是否在一条直线上B.B.开始时静止的物体在恒定外力开始时静止的物体在恒定外力(不为不为0)0)作用下一定做作用下一定做直线运动直线运动C.C.判断物体是做匀变速运动还是非匀变速运动应看物判断物体是做匀变速运动还是非匀变速运动应看物体所受合外力体所受合外力(不为不为0)0)是否恒定是否恒定D.D.匀变速运动的物体一定沿直线运动匀变速运动的物体一定沿

11、直线运动【解析解析】选选D D。判断物体是做曲线运动还是直线运动。判断物体是做曲线运动还是直线运动,应看合外力方向与速度方向是否在一条直线上应看合外力方向与速度方向是否在一条直线上,若在一若在一条直线上条直线上,为直线运动为直线运动,若不在一条直线上若不在一条直线上,为曲线运动为曲线运动,选项选项A A正确正确;开始时静止的物体在不为零的恒定外力作开始时静止的物体在不为零的恒定外力作用下一定做匀加速直线运动用下一定做匀加速直线运动,选项选项B B正确正确;判断物体是判断物体是做匀变速运动还是非匀变速运动做匀变速运动还是非匀变速运动,应看物体所受合外力应看物体所受合外力是否恒定是否恒定,若是恒力

12、若是恒力,则做匀变速运动则做匀变速运动,选项选项C C正确正确;匀匀变速运动的物体也可能是曲线运动变速运动的物体也可能是曲线运动,不一定沿直线运动不一定沿直线运动,选项选项D D错误。错误。【补偿训练补偿训练】1.1.如图所示如图所示,起重机将货物沿竖直方向匀加速吊起起重机将货物沿竖直方向匀加速吊起,同时又沿横梁水平匀速向右运动。此时同时又沿横梁水平匀速向右运动。此时,站在地面上站在地面上观察观察,货物运动的轨迹可能是图中的货物运动的轨迹可能是图中的()【解析解析】选选C C。货物向右匀速运动。货物向右匀速运动,向上匀加速运动向上匀加速运动,其其运动轨迹为曲线运动轨迹为曲线,并且是抛物线并且是

13、抛物线,曲线应向加速度方向曲线应向加速度方向弯曲弯曲,故故C C正确。正确。2.2.如图所示如图所示,红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升升,若在红蜡块从若在红蜡块从A A点开始匀速上升的同时点开始匀速上升的同时,玻璃管水平玻璃管水平向右做匀速直线运动向右做匀速直线运动,则红蜡块的实际运动轨迹可能是则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的图中的()A.A.直线直线P PB.B.曲线曲线Q QC.C.曲线曲线R RD.D.三条轨迹都有可能三条轨迹都有可能【解析解析】选选A A。当合速度的方向与合力。当合速度的方向与合力(合加速度合加速度)的方的方向不在同一条直线上

14、向不在同一条直线上,物体将做曲线运动物体将做曲线运动,且轨迹夹在且轨迹夹在速度与合力方向之间速度与合力方向之间,轨迹的凹向大致指向合力的方向。轨迹的凹向大致指向合力的方向。而本题两个方向均做匀速直线运动而本题两个方向均做匀速直线运动,合力为零合力为零,因此蜡因此蜡块将沿着合速度的方向做匀速直线运动块将沿着合速度的方向做匀速直线运动,故故A A正确正确,B B、C C、D D错误。故选错误。故选A A。二合运动与分运动的关系二合运动与分运动的关系1.1.合运动与分运动的关系合运动与分运动的关系:(1)(1)等效性等效性:各分运动叠加起来的共同效果与合运动有各分运动叠加起来的共同效果与合运动有相同

15、的效果。相同的效果。(2)(2)独立性独立性:某个方向上的运动不会因为其他方向上是某个方向上的运动不会因为其他方向上是否有运动而影响自己的运动性质。在运动中一个物体否有运动而影响自己的运动性质。在运动中一个物体可以同时参与几种不同的运动可以同时参与几种不同的运动,在研究时在研究时,可以把各个可以把各个运动都看作是互相独立进行运动都看作是互相独立进行,互不影响的运动。互不影响的运动。(3)(3)等时性等时性:合运动通过合位移所需时间和对应的每个合运动通过合位移所需时间和对应的每个分运动通过分位移的时间相等分运动通过分位移的时间相等,即各分运动总是同时开即各分运动总是同时开始、同时结束。始、同时结

16、束。(4)(4)同体性同体性:各分运动与合运动是同一物体的运动。各分运动与合运动是同一物体的运动。2.2.运动的合成与分解的方法运动的合成与分解的方法:(1)(1)位移、速度、加速度都是矢量位移、速度、加速度都是矢量,因此运动的合成与因此运动的合成与分解遵循矢量运算法则分解遵循矢量运算法则,应用平行四边形定则进行运动应用平行四边形定则进行运动的合成与分解。的合成与分解。(2)(2)如果各分运动都在同一直线上如果各分运动都在同一直线上,可以选取沿直线的可以选取沿直线的某一方向作为正方向某一方向作为正方向,与正方向相同的分运动取正值与正方向相同的分运动取正值,与正方向相反的分运动取负值与正方向相反

17、的分运动取负值,把矢量的运算转化为代把矢量的运算转化为代数运算。数运算。(3)(3)如果各分运动互为角度如果各分运动互为角度,应用平行四边形定则应用平行四边形定则,运用运用作图法、解直角三角形法等方法进行求解。作图法、解直角三角形法等方法进行求解。3.3.互成角度的两个分运动的合成互成角度的两个分运动的合成:分分 运运 动动合合 运运 动动两个匀速直两个匀速直线线运运动动匀速直匀速直线线运运动动一个匀速直一个匀速直线线运运动动和一和一个匀个匀变变速直速直线线运运动动匀匀变变速曲速曲线线运运动动两个初速度两个初速度为为零的匀加零的匀加速直速直线线运运动动沿合加速度方向的匀沿合加速度方向的匀加速直

18、加速直线线运运动动分分 运运 动动合合 运运 动动两个初速度不两个初速度不为为零零的匀加速直的匀加速直线线运运动动(其初速度其初速度v v1 1和和v v2 2的的矢量和矢量和为为v,v,加速度加速度a a1 1和和a a2 2的矢量和的矢量和为为a)a)v v和和a a在同一条直在同一条直线线上上时时,物体做匀物体做匀变变速直速直线线运运动动v v和和a a不在同一条直不在同一条直线线上上时时,物体做匀物体做匀变变速曲速曲线线运运动动【思考思考讨论讨论】设空中的雨点从静止开始下落设空中的雨点从静止开始下落,遇到水平吹来的速度恒遇到水平吹来的速度恒定的风定的风,请尝试用粗略描点的方法请尝试用粗

19、略描点的方法,在在xOyxOy坐标系中画出坐标系中画出雨点下落过程的运动轨迹雨点下落过程的运动轨迹,看看其合运动是否为直线运看看其合运动是否为直线运动动,并解释原因。并解释原因。(科学思维科学思维)提示提示:雨点水平方向为匀速直线运动雨点水平方向为匀速直线运动,竖直方向受重力竖直方向受重力作用为自由落体运动。其运动轨迹如图所示。雨点下作用为自由落体运动。其运动轨迹如图所示。雨点下落的轨迹为曲线落的轨迹为曲线,其原因是合力方向竖直向下其原因是合力方向竖直向下,初速度初速度方向沿水平方向方向沿水平方向,二者不在同一直线上二者不在同一直线上,因此运动轨迹因此运动轨迹为曲线。为曲线。【典例示范典例示范

20、】在发生自然灾害时在发生自然灾害时,救灾过程中有时不得不出动军用直救灾过程中有时不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时,可以停可以停留在空中不动留在空中不动,设投出的物资离开飞机后由于降落伞的设投出的物资离开飞机后由于降落伞的作用在空中匀速下落作用在空中匀速下落,无风时落地速度为无风时落地速度为5 m/s,5 m/s,若飞机若飞机停留在离地停留在离地100 m100 m高处空投物资高处空投物资,由于水平风的作用由于水平风的作用,使使降落伞和物资获得降落伞和物资获得1 m/s1 m/s的水平向东的速度。求的水平向东的速度。求:世纪金榜导学

21、号世纪金榜导学号(1)(1)物资在空中运动的时间。物资在空中运动的时间。(2)(2)物资落地时速度的大小。物资落地时速度的大小。(3)(3)物资在下落过程中水平方向移动的距离。物资在下落过程中水平方向移动的距离。【解析解析】整个落地过程中物资水平方向与竖直方向都整个落地过程中物资水平方向与竖直方向都做匀速直线运动。做匀速直线运动。(1)(1)下落的时间为下落的时间为:t=s=20 s:t=s=20 s。(2)(2)物资竖直方向做匀速直线运动物资竖直方向做匀速直线运动,根据运动的合成根据运动的合成,则则得落地时的速度大小为得落地时的速度大小为:v=m/s:v=m/s。(3)(3)下落时水平方向移

22、动的距离为下落时水平方向移动的距离为:x=v:x=v水平水平t=20 mt=20 m。答案答案:(1)20 s(1)20 s(2)m/s(2)m/s (3)20 m(3)20 m【母题追问母题追问】1.1.请根据合运动和分运动的关系请根据合运动和分运动的关系,判断判断【典例示范典例示范】的的情境中情境中,若风速突然变大若风速突然变大,物资落地时速度的大小怎么物资落地时速度的大小怎么变化变化()A.A.不变不变B.B.变大变大C.C.变小变小D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选B B。物资在水平和竖直方向均做匀速直线运。物资在水平和竖直方向均做匀速直线运动动,根据运动的合成根据运动的合成,则

23、得落地时的速度大小为则得落地时的速度大小为:v=,v=,故速度变大故速度变大,所以选所以选B B。2.2.请根据合运动与分运动的关系请根据合运动与分运动的关系,判断判断【典例示范典例示范】的的情境中情境中,若风速突然变大若风速突然变大,物资在下落过程中下落时间物资在下落过程中下落时间怎么变化怎么变化()A.A.不变不变B.B.变大变大C.C.变小变小D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选A A。根据合运动与分运动的等时性。根据合运动与分运动的等时性,选选A A。【补偿训练补偿训练】如图所示如图所示,在一张白纸上放置一把直在一张白纸上放置一把直尺尺,沿直尺的边缘放置一块直角三角板。沿直尺的边缘

24、放置一块直角三角板。将直角三角板沿刻度尺水平向右匀速运将直角三角板沿刻度尺水平向右匀速运动动,同时将一支铅笔从直角三角板直角边的最下端向上同时将一支铅笔从直角三角板直角边的最下端向上运动运动,而且向上的速度越来越大而且向上的速度越来越大,则铅笔在纸上留下的则铅笔在纸上留下的轨迹可能是轨迹可能是()【解析解析】选选C C。铅笔在垂直于直尺方向向上加速运动。铅笔在垂直于直尺方向向上加速运动,沿着直尺方向匀速运动沿着直尺方向匀速运动,则铅笔的运动轨迹为曲线则铅笔的运动轨迹为曲线,向向着加速度方向弯曲着加速度方向弯曲,选项选项C C正确正确,A,A、B B、D D错。错。【拓展例题拓展例题】如图所示如

25、图所示,一架飞机沿仰角一架飞机沿仰角3737方向斜向上做匀速方向斜向上做匀速直线运动直线运动,速度的大小为速度的大小为v=150 m/s,sin37=0.6,v=150 m/s,sin37=0.6,cos37=0.8cos37=0.8。则。则:(1)(1)经过经过t=4 st=4 s飞机发生的位移是多少飞机发生的位移是多少?(2)(2)飞机在竖直方向的分速度是多大飞机在竖直方向的分速度是多大?(3)(3)经过经过t=4 st=4 s飞机在竖直方向上升了多少米飞机在竖直方向上升了多少米?【解析解析】(1)(1)由于飞机在斜线上发生的是匀速直线运动由于飞机在斜线上发生的是匀速直线运动,根据根据s=vts=vt解得解得:s=1504 m=600 m:s=1504 m=600 m。(2)(2)由运动的分解可求得竖直方向的分速度为由运动的分解可求得竖直方向的分速度为:v:vy y=vsin37=90 m/svsin37=90 m/s。(3)(3)根据运动的分解可得根据运动的分解可得:h=ssin37=360 m:h=ssin37=360 m。答案答案:(1)600 m(1)600 m(2)90 m/s(2)90 m/s(3)360 m(3)360 m【课堂回眸课堂回眸】