运动的合成与分解教学设计

第1节 运动的合成与分解在共同必修1中，我们已经学习了分析一维运动的措施但是在实际问题中,直线运动只是在小范畴内的一种特殊状况.无论是交通运送工具，还是人造卫星、宇航器的运动都是曲线运动，因此研究曲线运动具有更普遍的意义.本节的地位比较特殊,波及到许多基本概念和基本规律.作为研究复杂运动的一种有效措施，我们常把复杂的运动看作是几种简朴运动的合成分运动的性质决定了合运动的性质与合运动的轨迹,通过运动的合成和分解，我们可把一种曲线运动分解为两个方向上的直线运动,从而通过研究简朴的直线运动的规律,进一步研究复杂的曲线运动.在引入曲线运动的概念时，要注意曲线运动和直线运动的衔接找到曲线运动在直线运动上的生长点：做直线运动的物体在受到与速度不平行的外力时,这个外力将迫使它变化运动方向，从而由直线运动变为曲线运动.因此,这节课的核心所在是让学生明确物体做直线运动和曲线运动的条件，以及曲线运动和直线运动主线的不同点,做曲线运动的物体，它的速度方向一定是变化的.因此,只要是曲线运动,就一定是变速运动研究比较复杂的运动,常常把这个运动当作是两个或几种比较简朴的运动合成的，使问题变得容易研究.已知分运动求合运动,叫做运动的合成,合成的根据是平行四边形定则,它涉及求合位移、合速度以及合加速度.合运动的特性为：(1)等时性.合运动通过合位移所用的时间和相应的每个分运动通过度位移的时间相等,即各分运动总是同步开始,同步结束.（2）独立性各分运动的性质不变，也就是说不会由于其她方向上与否有运动而影响自己的运动性质.在运动中,一种物体可以同步参与几种不同的运动.在研究时,可以把各个运动都看作是互相独立进行的,互不影响,这就叫做运动独立性原理.教学重点 .理解运动的独立性原理;2.对一种运动能对的地进行合成和分解教学难点 1实验探究运动的独立性;.具体问题中的合运动和分运动的鉴定.教具准备投影仪、投影片、多媒体、A课件、小钢球、条形磁铁、玻璃管、水、胶塞、蜡块、秒表学时安排2学时三维目的一、知识与技能1懂得什么是运动的独立性；.在具体问题中懂得什么是合运动，什么是分运动;懂得合运动和分运动是同步发生的,并且互不影响;4懂得运动的合成和分解遵循平行四边形定则.二、过程与措施1.通过实验探究运动的独立性,培养学生分析问题、解决问题的能力;2.使学生可以纯熟使用平行四边形定则进行运动的合成和分解.三、情感态度与价值观.使学生会在平常生活中，善于总结和发现问题；2.使学生明确研究问题的一种措施,将曲线运动分解为直线运动.教学过程导入新课一般的抛体运动是比直线运动更为复杂的曲线运动,例如我们可以很容易地把一枚石子从井口投入井底，但如果从飞行的飞机上把救援物资精确地投放到孤岛的某个区域并不那么容易，这是为什么呢？本节课我们就来学习这个问题推动新课一、运动的独立性在共同必修1中，我们已经学习了分析一维运动的措施.对于一种以速度v0做匀速直线运动的小球（如图所示），如果取t0时刻的位置坐标x00，小球的运动方向为坐标的正方向，则在通过任意时间t后，小球的位移为:x00t.对于一种以加速度a做匀加速直线运动的汽车(如图所示)，如果在t0=0时刻的位置坐标0=0,初速度v=0,取汽车的运动方向为坐标的正方向,在通过任意时间t后，汽车的位移为：如果小球做自由落体运动（如图所示），在t=0时刻的位置坐标y0=0，初速度v0=0，取小球的运动方向为坐标的正方向,则在通过任意时间t后，小球的位移为:.如果小球的运动不是一维运动，例如我们将足球以某一种角度抛出,其运动的轨迹不是直线，而是曲线.如何研究、描述这样的曲线运动呢?在物理学中，我们一般采用运动的合成与分解的措施来研究曲线运动.即一种复杂运动可以视为若干个互不影响的、独立的分运动的合运动.例如,以某一种角度飞出的足球的曲线运动,在军事演习中空中飞行的炮弹等,可以视为一种沿水平方向的分运动与另一种沿竖直方向的分运动的合运动，并且两个分运动不互相影响,具有独立性如何理解运动的独立性呢?让我们来做个实验.【合伙探究】运动的独立性在如图所示的装置中,两个相似的弧形轨道、N,分别用于发射小铁球、Q;两轨道上端分别装有电磁铁、D；调节电磁铁C、D的高度,使ABD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度0相似.将小铁球、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两个小铁球能以相似的初速度v同步分别从轨道M、的下端射出.实验成果是两个小铁球同步达到E处，发生碰撞.增长或者减小轨道M的高度，只变化小铁球P达到桌面时的速度的竖直方向分量的大小,再进行实验,成果两个小铁球总是发生碰撞.实验成果表白，变化小铁球的高度，两个小球仍然会发生碰撞.阐明沿竖直方向距离的变化,虽然变化了两个球相遇时小球P沿竖直方向速度分量的大小,但并不变化小球沿水平方向的速度分量的大小.因此，两个小球一旦处在同一水平面，就会发生碰撞.这阐明小球在竖直方向上的运动并不影响它在水平方向上的运动此外，我们还可以用实验证明,小球在水平方向上的运动也不影响它在竖直方向上的运动.也就是说,竖直方向上的运动与水平方向的运动互不影响,是独立的运动.这就是运动的独立性.运动的独立性原理又叫运动的叠加性原理，与功的原理、力的独立性原理合称中学物理三大原理，它是“运动的合成、分解”形成的前提，是解决复杂运动措施形成的核心点.二、运动的合成和分解我们对曲线运动有了基本结识，它比直线运动复杂，为研究复杂的运动,就需要把复杂的运动分为简朴的运动.下面我们来学习一种常用措施运动的合成和分解.1.合运动和分运动(）做下列演示实验：a在长80100 m、一端封闭的管中注满清水，水中放一种由红蜡做成的小圆柱体（规定它能在水中大体匀速上浮），将管的开口端用胶塞塞紧b.将此管紧贴黑板竖直倒置,蜡块就沿玻璃管匀速上升,做直线运动，记下它由A移动到B所用的时间.然后，将玻璃管重新倒置,在蜡块上升的同步,将玻璃管水平向右匀速移动,观测到它是向斜向右上方移动的,通过相似的时间,它由A运动到C.(2）分析：红蜡块可当作是同步参与了下面两个运动：在玻璃管中竖直向上的运动(由A到B）和随玻璃管水平向右的运动（由A到D).红蜡块实际发生的运动(由到C）是这两个运动合成的成果.(3)用C课件重新对比模拟上述运动（4)总结得到什么是分运动和合运动a红蜡块沿玻璃管在竖直方向的运动和随管做的水平方向的运动,叫做分运动.红蜡块实际发生的运动叫做合运动b.合运动的位移（速度）叫做合位移（速度);分运动的位移(速度)叫做分位移(速度）.2运动的合成和分解：（1)分运动合运动.（）运动的合成和分解遵循平行四边形定则.【例题剖析】如果在前面所做的实验中玻璃管长90 c，红蜡块由玻璃管的一端沿管匀速地竖直向上运动，同步匀速地水平移动玻璃管，当玻璃管水平移动了80c时,红蜡块达到玻璃管的另一端.整个运动过程所用的时间为2 s,求红蜡块运动的合速度.(1）阐明红蜡块参与了哪两个分运动.(2）据实验观测懂得，分运动和合运动所用的时间有什么关系？(3）红蜡块的两个分速度应如何求解？(）如何分解合速度?【措施引导】红蜡块沿玻璃管匀速竖直向上的运动和玻璃管水平的移动是两个分运动.这是一种已知分运动求合运动的问题.分运动和合运动所用时间是相似的，可以先分别求出分运动的速度，再求合速度;也可以先求出合位移的大小，再算出合速度.这里我们用第二种措施.【教师精讲】根据平行四边形定则求合位移,如上图所示A2=AB2AD2,因此合位移12m合速度的大小为:合速度与合位移的方向相似解法二:【教师精讲】竖直方向的分速度水平方向的分速度合速度：合速度与合位移的方向相似.同窗们可以比较一下上面的两种措施求合速度,所得的成果完全相似.【例题剖析】飞机以 km/h的速度斜向上飞行,方向与水平方向成0角求水平方向的分速度vx和竖直方向的分速度vy.【措施引导】飞机斜向上飞行的运动可以看作是它在水平方向和竖直方向的两个分运动的合运动.把v0k分解,就可以求得分速度.【教师精讲】vxvcos0=260 m/vy=vsn3015m/h如果两个分运动都是匀速直线运动，由于分速度矢量是恒定的,合速度矢量也是恒定的,因此合运动也应当是匀速直线运动.如前面我们看到的蜡块的合运动，就是匀速直线运动但是，如果水平加速移动玻璃管，由于水平分速度矢量不再是恒定的，合速度矢量也不再是恒定的，蜡块就不能做直线运动了如下图画出了蜡块运动时每隔一秒所达到的位置，可以看出蜡块是沿着曲线运动到C点的.这里我们看到，两个直线运动的合运动可以是曲线运动反过来，一种曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动.分别研究这两个方向上的受力状况和运动状况，弄清作为分运动的直线运动的规律，就可以懂得作为合运动的曲线运动的规律.后来,我们将用这种措施研究平抛运动和斜抛运动【巩固训练】1.有关曲线运动，下列说法对的的是（)A.曲线运动一定是变速运动.曲线运动速度的方向不断地变化,但速度的大小可以不变C.曲线运动的速度方向也许不变D.曲线运动的速度大小和方向一定同步变化答案：AB2.物体在力F1、2、F的共同作用下做匀速直线运动,若忽然撤去外力F1，则物体的运动状况是(）A.必沿着F1的方向做匀加速直线运动.必沿着F1的方向做匀减速直线运动C.不也许做匀速直线运动D.也许做直线运动,也也许做曲线运动答案:D课堂小结本节课我们重要学习了:1.运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动.2曲线运动中速度的方向是时刻变化的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上3.当合外力的方向与它的速度方向有一夹角时，物体做曲线运动.4.什么是合运动和分运动.5.什么是运动的合成和分解.6.运动的合成和分解遵循平行四边形定则.7分运动和合运动具有等时性.布置作业课本P48作业1题.板书设计一、运动的独立性.一种复杂运动可以视为若干个互不影响、独立的分运动的合运动.实验与探究：运动的独立性.二、运动合成与分解的措施活动与探究阅读并讨论习题中最后一道题，试着由理论得出结论并谋求实验探究,总结与否与理论推理一致.总结：对学生的研究过程予以评价,最后提出若两个分运动都是匀加速运动，其运动轨迹如何？两个分运动都是初速度为零的匀加速运动，其运动轨迹又是如何？