高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第二节 运动的合成与分解课文内容ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第二节 运动的合成与分解课文内容ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了沿水平方向，自由落体运动，分运动，直线运动，独立性，平行四边形法则，答案D等内容，欢迎下载使用。
一、运动的分析1．填一填(1)实验方法：实验装置如图所示，用小锤击打弹性金属片，A球 飞出，B球与A球同时松开，做 。(2)实验结论：①A球的运动可以分解为两个同时进行的 ，一个是水平方向的 ，另一个是竖直方向的 。②A球竖直方向的分运动不会受到水平方向分运动的影响，两个方向上的分运动具有 。
2．判一判(1)实际的运动可以根据运动效果进行分解。 ( )(2)某一运动的两个分运动可以不同时。 ( )(3)某一运动的两个分运动没有相互影响。 ( )3．想一想　有微风的下雨天，我们观察到雨滴总是斜着向下降落的，试问雨滴在降落时同时参与了什么方向上的运动？提示：雨滴同时参与了竖直向下和水平方向上的运动。
二、位移和速度的合成与分解1．填一填(1)位移的合成与分解遵循 。(2)速度的合成与分解同样遵循 。
2．判一判(1)矢量的运算法则适用于运动的合成与分解。 ( )(2)分运动的速度、位移与合运动的速度、位移间满足平行四边形法则。 ( )(3)合运动的速度一定大于分运动的速度。 ( )
探究(一)　　运动的合成与分解的理解[问题驱动]跳伞运动员从高空下落。落地前的一段时间内，在无风时运动员竖直匀速下落，如图甲所示；有风时运动员会斜着向下匀速运动，如图乙所示。
(1)有风时运动员参与了哪两个分运动？其合运动是哪个运动？它们在时间上有什么关系？提示：有风时运动员参与了竖直方向匀速下落和水平方向的匀速运动，其斜着向下匀速运动是合运动；它们在时间上具有等时性。(2)已知运动员的两个分运动速度，怎样求运动员的合速度？提示：以两个分速度为邻边作平行四边形，运用平行四边形法则求合速度。　　
[重难释解]1．合运动与分运动(1)如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动，参与的这几个运动就是分运动。(2)物体实际运动的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分运动的位移、速度、加速度是它的分位移、分速度、分加速度。
2．合运动与分运动的四个特性3.运动的合成与分解的法则运动的合成和分解是指位移、速度、加速度的合成与分解，这些量都是矢量，遵循平行四边形法则。
竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个蜡块能在水中以0.1 m/s的速度匀速上浮。在蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平向右匀速运动，测得蜡块实际运动方向与水平方向成30°角，如图所示。若玻璃管的长度为1.0 m，在蜡块从底端上升到顶端的过程中，下列关于玻璃管水平方向的移动速度和水平运动的距离，计算结果正确的是(　 )A．0.1 m/s,1.73 mB．0.173 m/s,1.0 mC．0.173 m/s,1.73 mD．0.1 m/s,1.0 m
[迁移·发散]在上述典例中，若将玻璃管水平向右匀速运动改为从静止开始向右做匀加速运动；将蜡块实际运动方向与水平方向成30°角改为蜡块最终位移方向与水平方向成45°角，其他条件不变。则玻璃管水平方向的加速度多大？
求解运动的合成与分解的方法(1)根据物体的运动情况，确定合运动与分运动。(2)根据平行四边形定则，确定合位移(合速度)与分位移(分速度)的矢量图示。(3)由三角函数关系，求位移(速度)的大小和方向。
[素养训练]1．[多选]雨滴由静止开始下落，遇到水平吹来的风，下述说法正确的是(　　)A．风速越大，雨滴下落时间越长B．风速越大，雨滴着地时速度越大C．雨滴下落时间与风速无关D．雨滴着地速度与风速无关解析：雨滴竖直向下的下落运动和在风力作用下的水平运动是雨滴同时参与的两个分运动，雨滴下落的时间由竖直分运动决定，两分运动彼此独立，互不影响，雨滴下落的时间与风速无关，选项A错误，选项C正确；雨滴着地时的速度与竖直分速度和水平风速有关，风速越大，雨滴着地时的速度越大，选项B正确，选项D错误。答案：BC　
2．(2022·辽宁高考)如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8 m，小车在桥架上单向移动了6 m。该次作业中小车相对地面的位移大小为(　　) A．6 m B．8 mC．10 m D．14 m
解析：根据题意，桥架移动方向与小车在桥架上移动方向相互垂直。根据平行四边形定则，小车相对地面的位移大小为10 m。答案：C　
3．飞机起飞时以300 km/h的速度斜向上飞行。飞行方向与水平方向成30°角。求水平方向的分速度vx和竖直方向的分速度vy。(结果取整数)解析：飞机斜向上飞行时，使得飞机的水平位移和竖直位移都增加，因此飞机的两个分运动的方向为水平方向和竖直方向，根据平行四边形定则将速度正交分解，如图所示：解得vx＝vcs 30°＝260 km/h，vy＝vsin 30°＝150 km/h。答案：260 km/h　150 km/h
探究(二)　　两个互成角度的直线运动的合运动[问题驱动]在杂技表演中，猴子沿竖直杆匀速向上爬，同时杂技演员顶着直杆水平匀速移动，如图所示。
请思考：(1)猴子参与了几个分运动？是什么性质的分运动？其合运动的性质怎样？提示：猴子参与了竖直向上的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动；其合运动是斜向上的匀速直线运动。(2)如果同时杂技演员顶着直杆水平方向匀加速移动呢？提示：如果同时杂技演员顶着直杆水平方向匀加速移动，则猴子参与了竖直向上的匀速直线运动和水平方向的匀加速直线运动；其合运动是匀变速曲线运动。　　
[重难释解]1．合运动性质的判断2．两个互成角度的直线运动的合运动性质的判断根据合加速度方向和合初速度方向的关系，判定合运动是直线运动还是曲线运动，具体分为以下几种情况：
(1)两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。(2)两个初速度均为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动。(3)一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动是匀变速运动，当二者速度方向共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动。(4)两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动。若两运动的合初速度方向与合加速度方向在同一条直线上，则合运动是匀变速直线运动；若合初速度方向与合加速度方向不在一条直线上，则合运动是匀变速曲线运动，如图所示。
公交车是人们出行的重要交通工具，如图所示是某公交车内部座位示意图，其中座位A和座位B的连线与公交车的前进方向垂直。当公交车在某一站台由静止开始启动，做匀加速直线运动的同时，一名乘客从A座位沿AB连线相对公交车以2 m/s的速度匀速运动到B座位，则下列关于该乘客的运动描述正确的是(　　)A．该乘客的运动轨迹为直线B．该乘客的运动轨迹为曲线C．因该乘客在公交车上做匀速直线运动，所以乘客处于平衡状态D．当公交车的速度为5 m/s时，该乘客对地的速度为7 m/s
(1)两个直线运动的合运动不一定是直线运动。(2)匀变速运动可能是直线运动，也可能是曲线运动。
[素养训练]1．关于相互垂直的一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动，下列说法正确的是(　　)A．一定是曲线运动B．可能是直线运动C．运动的方向不变D．速度一直在变，是变加速运动
解析：决定物体运动性质的条件是初速度和加速度。当加速度方向与速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动；当加速度方向与速度方向在一条直线上时，物体做直线运动，若加速度恒定，则物体做匀变速运动。相互垂直的一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动，两个运动不在一条直线上，且加速度是恒定的，故一定是匀变速曲线运动，所以A正确。答案：A　
2．(2022·广东1月学考)下雨时，某外卖员在平直的道路上以4 m/s的速度骑行，已知雨滴以3 m/s的速度竖直下落，则该外卖员感觉到雨滴的速度的大小和方向分别是(　　)A．3 m/s；竖直向下 B．3 m/s；斜向下C．5 m/s；竖直向下 D．5 m/s；斜向下
3．如图所示，一玻璃管中注满清水，水中放一软木做成的小圆柱体R(圆柱体的直径略小于玻璃管的内径，轻重大小适宜，使它在水中能匀速上浮)。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧(图甲)。现将玻璃管倒置(图乙)，在圆柱体R上升的同时，将玻璃管水平向右由静止做加速移动，观察圆柱体R的运动，将会看到它斜向右上方运动，经过一段时间，玻璃管移至图丙中虚线所示的位置，圆柱体R恰好运动到玻璃管的顶端。在下面四个图中，能正确反映圆柱体R运动轨迹的是(　　)
探究(三)　　小船渡河问题[问题驱动]小船由码头A出发，行驶中小船始终保持船头指向与河岸垂直，如图所示，小船没有到达正对岸的码头B，而是到达下游的C处。请思考：(1)此过程中小船参与了哪两个分运动？提示：小船参与了船在静水中的运动和船随水漂流的两个分运动。
(2)小船渡河的时间与哪个分运动的速度有关？与哪个分运动的速度无关？提示：小船渡河的时间只与船在静水中运动的速度有关，与船随水漂流的速度无关。(3)怎样使小船渡河才能到达码头A正对岸的码头B?提示：如图所示，使船头适当斜着指向河流上游，可以使小船到达正对岸的码头B。
[重难释解]1．渡河条件河宽为d，河水流速为v水，船在静水中的速度为v船，船M从A点开始渡河到对岸。2．处理方法小船渡河时，小船参与了两个分运动：一个是船相对水的运动(即船在静水中的运动)；一个是船随水漂流的运动(即水流的运动)。
4．小船渡河的两类问题、三种情景
一小船渡河，河宽d＝180 m，水流速度为v1＝2.5 m/s。船在静水中的速度为v2＝5 m/s，求：(1)小船渡河的最短时间为多少？此时位移多大？(2)欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？
[迁移·发散]如果水流速度变为v1＝6.25 m/s，欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？此时最短航程为多少？
小船渡河问题的两点注意(1)小船渡河时间仅与河宽和小船沿垂直于河岸方向上的分速度大小有关，与河水流动的速度无关。(2)小船渡河用时最短与位移最短是两种不同的运动情景，不可能同时实现。
[素养训练]1．(2023·广东1月学考)如图所示，一巡逻船需渡江到对岸执行任务。已知两岸平行，江水的流动速度v1恒定，船相对于静水的速度v2大小不变，且v2>v1。下列说法正确的是(　　) A．船头斜向上游方向行驶，过江时间最短B．船头斜向下游方向行驶，过江时间最短C．船头垂直江岸方向行驶，过江时间最短D．船头垂直江岸方向行驶，过江航程最短
解析：为了使船过江时间最短，则垂直江岸方向的速度最大，即船头垂直江岸方向行驶，故A、B错误，C正确；由于v2>v1，所以要使过江航程最短，船头斜向上游方向行驶，使船在江岸方向的分速度与水流速度抵消。则过江最短路程为江宽，故D错误。故选C。答案：C
2．一小船渡过一条宽120 m、水流速度为8 m/s的河流，已知船在静水中的速度为6 m/s，则下列分析正确的是(　　)A．小船以最短位移渡河时，时间为20 sB．小船以最短时间渡河时，它的位移大小为160 mC．小船以最短位移渡河时，位移大小为120 mD．小船渡河的位移不可能少于160 m
3．船在静水中的速度与时间的关系如图甲所示，河水的流速与离一侧河岸的距离d的关系如图乙所示，求：(1)小船渡河的最短时间？(2)小船以最短时间渡河的位移？
探究(四)　　“关联物体”速度的分解　　　　　　　　　　[重难释解]1．“关联物体”问题当绳(或杆)斜拉着物体或物体斜拉着绳(或杆)运动时，绳(或杆)两端连接的物体的速度不相同，但二者的速度有一定的关系，此类问题即为“关联物体”问题，如图甲、乙所示。
2．“关联物体”的速度关系由于绳(或杆)不可伸长，所以绳(或杆)两端所连物体的速度沿着绳(或杆)方向的分速度大小相同。3．“关联物体”问题的处理方法(1)分解依据：物体的实际运动就是合运动。(2)分解方法：把物体的实际速度分解为垂直于绳(或杆)和平行于绳(或杆)的两个分量，根据沿绳(或杆)方向的分速度大小相同列方程求解。(3)分解结果：把甲、乙两图的速度分解，如图丙、丁所示。
4．常见的速度分解模型
关联物体速度的分析思路
[迁移·发散][多选]如图，两个相同的小球P、Q通过铰链用刚性轻杆连接，P套在光滑竖直杆上，Q放在光滑水平地面上。开始时轻杆贴近竖直杆，由静止释放后，Q沿水平地面向右运动。下列判断正确的是(　)A．P触地前的速度一直增大B．P触地前的速度先增大后减小C．P、Q的速度同时达到最大D．Q的速度先增大后减小解析：开始时P、Q的速度都为零，释放后P受重力和杆的作用做加速运动，而Q由于杆的作用，先加速后减速，当P到达底端时，P只有竖直方向的速度，水平方向速度为零，则此时Q的速度也为零，因此在整个过程中，P的速度一直增大，Q的速度先增大后减小，故A、D正确，B、C错误。 答案：AD　
[素养训练]1．[多选]如图所示，做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B，设重物和小车速度的大小分别为vB、vA，则 (　　)A．vA＞vBB．vA＜vBC．绳的拉力等于B的重力D．绳的拉力大于B的重力
解析：小车A向左运动的过程中，小车的速度是合速度，可分解为沿绳方向和垂直于绳方向的速度，如图所示，由图可知vB＝vAcs θ，则vB＜vA，小车向左运动的过程中θ角减小，vB增大，B做向上的加速运动，故绳的拉力大于B的重力。故A、D正确。答案：AD　
一、培养创新意识和创新思维1．[选自鲁科版新教材课后习题]某趣味物理实验中，在水平桌面上从桌子的一个角A向B发射一个乒乓球，一同学在桌边试着用一支吹管将球由B处吹进球门C，如图所示。该同学将吹管对准C用力吹，但球总是进不了球门。请帮他分析失败的原因。解析：由于乒乓球开始是沿水平方向运动，而吹管位于BC直线上，只能使乒乓球获得BC方向的分速度，但由于乒乓球已经具有AB方向的分速度，所以无法进入C点处的球门。若想将乒乓球吹进球门，吹管吹气方向应介于BA方向和BC方向之间。答案：见解析
2．若解放军战士实施救援时，在水中的速度始终与河岸垂直且速度大小不变，从岸上可以观察到解放军战士的运动轨迹如图所示，能否根据轨迹分析出水流流速的变化情况？若能，请简要说明水流流速的变化情况，并给出合理的解释。解析：解放军战士的速度大小、方向均不变，且由图可知合速度的方向越来越趋向于垂直于河岸方向，由速度合成图可知，解放军战士越接近待救援者，水流的速度越小。答案：能，水流速度越来越小。
二、注重学以致用和思维建模1. [多选]跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中不免会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是 (　　)A．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作B．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害C．运动员下落时间与风力无关D．运动员着地速度与风力无关