5.2 运动的合成和分解 ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理必修第二册第五章抛体运动.rar

5.2运动的合成与分解运动的合成与分解文水中学文水中学 宋灵芝宋灵芝蜡块蜡块在平面内的运动在平面内的运动观察蜡块的运动观察蜡块的运动蜡块蜡块在平面内的运动在平面内的运动那么那么，在（，在（3)3)这种情况下蜡块参与几个方向上的运动这种情况下蜡块参与几个方向上的运动? ?如何描述蜡如何描述蜡块向右上方的这个块向右上方的这个运动？运动？（1 1）水平方向）水平方向：蜡块随管：蜡块随管向右做匀速直线运动。向右做匀速直线运动。（2 2）竖直）竖直方向：蜡块相对管方向：蜡块相对管向上做匀速直线运动。向上做匀速直线运动。（3 3）在）在黑板的背景前我们看到蜡块黑板的背景前我们看到蜡块相对黑板是向右上方运动的相对黑板是向右上方运动的。要想定量地研究蜡块的运动，就要建立坐标系，具体分析要想定量地研究蜡块的运动，就要建立坐标系，具体分析。如何建如何建立坐标立坐标蜡块蜡块在平面内的运动在平面内的运动y蜡块蜡块在平面内的运动在平面内的运动建立建立坐标系坐标系以以蜡块开始蜡块开始匀速运动的匀速运动的位置位置为为原点原点O O，以，以水平向右水平向右的的方向和方向和竖直向上竖直向上的方向分别的方向分别为为x x轴轴和和y y轴轴的方向，建立平面的方向，建立平面直角坐标系。直角坐标系。xy蜡块的位置VVxVyO蜡块的位置蜡块的位置P P的坐标：的坐标：x = vx ty = vy t蜡块蜡块在平面内的运动在平面内的运动蜡蜡块运动的轨迹块运动的轨迹x = vx = vx x t ty = vy = vy y t t在数学上，在数学上，关于关于x x、y y两两个变量的关个变量的关系式可以系式可以 描述一条描述一条曲线（包括直线）。曲线（包括直线）。y y x xv vx xv vy y上面上面x x、y y的的表达式中消去表达式中消去变量变量t t， 这样就得到：这样就得到：由于由于v vx x和和v vy y都是都是常量，所以常量，所以 也也是常量是常量 vxvy代表的是一条过原点的直线，也就是说，蜡块的运动代表的是一条过原点的直线，也就是说，蜡块的运动轨迹是直线。轨迹是直线。 蜡蜡块运动块运动的的速度速度OxyP ( x,y)vxvy22xyvvvvxyvvtan2222yxvvtyxOP我们看到蜡块向右上方的运动可以看成由沿玻璃管向上的我们看到蜡块向右上方的运动可以看成由沿玻璃管向上的运动和水平向右的运动共同构成。蜡块沿玻璃管向上的运动和运动和水平向右的运动共同构成。蜡块沿玻璃管向上的运动和它随着玻璃管向右的运动，都叫作它随着玻璃管向右的运动，都叫作分运动分运动；而蜡块相对于黑板；而蜡块相对于黑板向右上方的运动叫作向右上方的运动叫作合运动合运动。由分运动求合运动的过程，叫作由分运动求合运动的过程，叫作运动的合成运动的合成；由合运动求分运动的过程，叫作由合运动求分运动的过程，叫作运动的分解运动的分解。运动的合成与分解遵从矢量运算法则运动的合成与分解遵从矢量运算法则平行四边形定则平行四边形定则。运动的合成与分解运动的合成与分解合运动合运动与分运动与分运动如果物体同时参与了几个运动如果物体同时参与了几个运动, ,那么物体实际发生那么物体实际发生的运动就是合运动的运动就是合运动, ,参与的几个运动就是分运动。参与的几个运动就是分运动。速度、位移、加速度的合成和分解速度、位移、加速度的合成和分解遵遵循平行四边形定则（或三角形定则）循平行四边形定则（或三角形定则）x x1 1x x2 2x xv v1 1v v2 2v va a1 1a a2 2a ax x1 1x x2 2x x矢量性矢量性合运动与分运动的位移、速度和加速度之间合运动与分运动的位移、速度和加速度之间的关系均可以进行矢量运算的关系均可以进行矢量运算等效性等效性各分运动的共同效果与合运动的效果相同各分运动的共同效果与合运动的效果相同等时性等时性各分运动与合运动同时发生各分运动与合运动同时发生, ,同时结束同时结束, ,经历经历的时间相同的时间相同独立性独立性各分运动之间互不相干各分运动之间互不相干, ,彼此独立彼此独立, ,互不影响互不影响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对速度对速度v v进行分解时，不能随意分解，应按物体的实际运进行分解时，不能随意分解，应按物体的实际运动效果进行分解。动效果进行分解。例例1 1、某某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是行楼梯每级的高度是0.15m0.15m，自动扶梯与水，自动扶梯与水平面的夹角为平面的夹角为3030，自动扶梯前进的速度是，自动扶梯前进的速度是0.76m/s0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动。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（如图所示）。哪两个台阶的速度匀速上楼（如图所示）。哪位顾客先到达楼上？如果该楼层高位顾客先到达楼上？如果该楼层高4.56m4.56m，甲上楼用了多少时间？甲上楼用了多少时间？解：解：如图所示，甲在竖直方向的速度如图所示，甲在竖直方向的速度v v甲甲y yv v甲甲sinsin0.760.76sin30sin30m/sm/s0.38m/s0.38m/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y y vv乙乙，甲先到楼上。甲先到楼上。甲比乙先到达楼上，甲上楼用甲比乙先到达楼上，甲上楼用了了12s12s。30v甲y v甲BD例例3 3、两个互成角度的匀变速直线运动、两个互成角度的匀变速直线运动, ,初速度分别为初速度分别为v v1 1和和v v2 2, ,加速度分别为加速度分别为a a1 1和和a a2 2, ,它们的合运动的轨迹它们的合运动的轨迹( () )A A、如果如果v v1 1=v=v2 20,0,那么轨迹一定是直线那么轨迹一定是直线B B、如果如果v v1 1=v=v2 20,0,那么轨迹一定是曲线那么轨迹一定是曲线C C、如果如果a a1 1=a=a2 2, ,那么轨迹一定是直线那么轨迹一定是直线D D、如果如果 , ,那么轨迹一定是直线那么轨迹一定是直线1122avavD【规律方法【规律方法】确定合运动性质的方法确定合运动性质的方法分析两个直线运动的合运动的性质时分析两个直线运动的合运动的性质时, ,应先根据平行四边应先根据平行四边形定则形定则, ,确定合运动的合初速度确定合运动的合初速度v v0 0和合加速度和合加速度a,a,然后进行然后进行判断判断: :(1)(1)判断是否做匀变速运动判断是否做匀变速运动: :若若a a恒定恒定, ,物体做匀变速运动物体做匀变速运动; ;若若a a变化变化, ,物体做变加速运动。物体做变加速运动。(2)(2)判断轨迹曲直判断轨迹曲直: :若若a a与与v v0 0共线共线, ,则做直线运动则做直线运动; ;若若a a与与v v0 0不不共线共线, ,则做曲线运动。则做曲线运动。物理模型构建一：物理模型构建一：小船过河模型小船过河模型1.1.建模背景建模背景: :小船参与的两个分运动小船参与的两个分运动: :小船在河流中实际的运小船在河流中实际的运动动( (站在岸上的观察者看到的运动站在岸上的观察者看到的运动) )可视为船同时参与了这样可视为船同时参与了这样两个分运动两个分运动: :(1)(1)船相对水的运动船相对水的运动( (即船在静水中的运动即船在静水中的运动),),它的方向与船身它的方向与船身的指向相同。的指向相同。(2)(2)船随水漂流的运动船随水漂流的运动( (即速度等于水的流速即速度等于水的流速),),它的方向与河它的方向与河岸平行。岸平行。船在流水中实际的运动船在流水中实际的运动( (合运动合运动) )是上述两个分运动的合成。是上述两个分运动的合成。三个速度：三个速度：v v船船( (船在静水中的速度船在静水中的速度) )、v v水水( (水流速度水流速度) )、v v合合( (船的实际速度船的实际速度) )。两个问题：两个问题：a a渡河时间最短问题：渡河时间最短问题：若要渡河时间最短若要渡河时间最短, ,由于水流速度始终沿河道方向由于水流速度始终沿河道方向, ,不不能提供指向河对岸的分速度。因此能提供指向河对岸的分速度。因此, ,只要使船头垂直于只要使船头垂直于河岸航行即可。由图可知河岸航行即可。由图可知,t,tminmin= ,= ,此时船渡河的位移此时船渡河的位移x= ,x= ,位移方向满足位移方向满足tantan= = 。dv船dsinvv船水b b、渡河位移最短问题、渡河位移最短问题: :1 1）若若v v水水v v v船船：例例1 1、小船在静水中速度为、小船在静水中速度为v v，今小船要渡过一条小，今小船要渡过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直. .若航行若航行到河中间时，水流速度增大，则渡河时间与预定的到河中间时，水流速度增大，则渡河时间与预定的时间相比（）时间相比（）A.A.减少减少B.B.不变不变C.C.增加增加D.D.无法确定无法确定物理模型构建二：物理模型构建二：绳绳(杆杆)关联速度模型关联速度模型（1）对对“关联速度关联速度”的理解的理解用绳、杆相牵连的物体在运动过程中的速度通常不用绳、杆相牵连的物体在运动过程中的速度通常不同，但两物体沿绳或杆方向的分速度大小相等。同，但两物体沿绳或杆方向的分速度大小相等。（2）“关联速度关联速度”问题的解题步骤问题的解题步骤a确定合速度：牵连物端点的速度确定合速度：牵连物端点的速度(即所连接物体即所连接物体的实际速度的实际速度)是合速度。是合速度。 b b分解合速度：按平行四边形定则进行分解分解合速度：按平行四边形定则进行分解，作好矢量图。，作好矢量图。合运动所产生的实际效果：合运动所产生的实际效果：产生使绳或杆伸缩的效果；产生使绳或杆伸缩的效果；产生使绳或杆转动的效果。产生使绳或杆转动的效果。两个分速度的方向：沿绳或杆方向和垂直于绳两个分速度的方向：沿绳或杆方向和垂直于绳或杆方向。常见的模型如图所示：或杆方向。常见的模型如图所示：c c沿绳或杆方向的分速度大小相等，列方程沿绳或杆方向的分速度大小相等，列方程求解。求解。CDCD