高中物理人教版 (2019)必修 第二册运动的合成与分解教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册运动的合成与分解教学设计，共6页。教案主要包含了学习任务，新知探究，课堂小结，拓展等内容，欢迎下载使用。
一、学习任务
1．知道合运动、分运动、运动的合成及运动的分解的概念，初步形成运动观。
2．通过对蜡块运动的分析，掌握运动合成与分解的方法，体会建立运动模型的意义。
3．经历探究蜡块运动的过程，体会物理方法的形成过程。
4．能够运用平行四边形法则解决有关位移、速度合成和分解的问题。
二、新知探究
知识点一：一个平面运动的实例
（一）梳理要点
1．蜡块的位置：如图所示，蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy，玻璃管向右匀速移动的速度设为vx，从蜡块开始运动的时刻开始计时，在某时刻t，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示：x＝vxt，y＝vyt。
2．蜡块运动的速度：大小v＝vx2+vy2，方向满足tan θ＝vyvx。
3．蜡块运动的轨迹：y＝vyvxx，是一条过原点的直线。
（二）启发思考
在如图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相同。将小铁球P、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同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出，实验现象是两个小铁球同时到达E处，发生碰撞。
【问题】
(1)实验现象说明了什么？
(2)改变小铁球P的高度，两个小球仍然会发生碰撞，说明了什么？
(3)通过以上分析，你能得出什么结论？
提示：(1)水平方向上两小球的运动情况一样。
(2)这说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。
(3)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。
（三）深化提升
1．合运动与分运动的关系
2．两点注意
(1)物体实际运动的方向是合速度的方向。
(2)只有同时运动的两个分运动才能合成。
知识点二：运动的合成与分解
（一）梳理要点
1．合运动与分运动
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，参与的几个运动就是分运动。
2．运动的合成与分解：已知分运动求合运动的过程，叫运动的合成；已知合运动求分运动的过程，叫运动的分解。
3．运动的合成与分解实质是对运动的位移、速度和加速度的合成和分解，遵循矢量运算法则。
（二）启发思考
如图所示，在军事演习中，直升机常常一边匀加速收拢绳索提升士兵，一边沿着水平方向匀速飞行。
【问题】
(1)士兵在水平方向和竖直方向分别做什么运动？
(2)如何判断士兵做的是直线运动还是曲线运动？
(3)如何根据图中的v1和v2计算合速度的v的大小？
提示：(1)士兵在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速直线运动。
(2)士兵受的合力沿竖直方向，与其合速度不在一条直线上，所以做曲线运动。
(3)根据平行四边形法则计算。
（三）深化提升
1．合运动与分运动
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、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度。
2．运动的合成与分解
(1)运动合成与分解的法则：合成和分解的对象是位移、速度、加速度，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形法则。
(2)运动的合成与分解的方法
①两个分运动在同一直线上时，同向相加，反向相减。
②两个分运动不在同一条直线上时，按平行四边形法则进行合成与分解。
3. 三步巧解合运动或分运动
(1)根据题意确定物体的合运动与分运动。
(2)根据平行四边形法则作出矢量合成或分解的平行四边形。
(3)根据所画图形求解合运动或分运动的参量，求解时可以用勾股定理、三角函数、三角形相似等数学知识。
知识点二：合运动性质和轨迹的判断
（一）梳理要点
1．曲、直判断：加速度(或合力)与速度方向共线：直线运动 不共线：曲线运动
2．是否为匀变速运动的判断：加速度(或合力)变化：非匀变速运动不变：匀变速运动
3．常见互成角度的两个直线运动的合成
4. 曲线运动性质的两种判断方法
(1)看物体所受合力：若合力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若合力为变力，则它做非匀变速曲线运动。
(2)看物体的加速度：若物体的加速度不变，则它做匀变速曲线运动；若它的加速度变化，则它做非匀变速曲线运动。
三、课堂小结
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．什么是合运动？什么是分运动？
提示：物体实际发生的运动就是合运动，同时参与的几个运动就是分运动。
2．分运动与合运动有哪些关系？
提示：等时性、独立性、等效性、同体性。
3．如何判断一个运动是匀变速运动还是非匀变速运动？
提示：看加速度是否恒定。
4．运动的合成与分解满足什么规律？合速度一定大于分速度吗？
提示：满足平行四边形法则；不一定。
四、拓展
体育运动中运动合成与分解的应用——跑马射箭
弓箭是古代蒙古狩猎的工具和重要的征战与御敌武器。早在700年前，蒙古民族就以能骑善射而闻名于世。后来射箭逐渐演变为体育活动，一直流传至今。
如图所示，民族运动会上运动员骑在奔驰的马背上，弯弓放箭射向固定目标(即图中的箭靶，箭靶平面与马运动方向平行)。假设运动员骑马奔驰的速度为v1，运动员静止时射出的箭速度为v2，跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短。不考虑空气阻力和重力的影响，则：
问题：
(1)箭被射出到射中靶的最短时间为多少？
(2)运动员放箭处与目标的距离为多少？
提示：(1)当箭被射出的方向与运动员运动方向垂直时，箭射中靶的时间最短，
tmin＝dv2。
(2)运动员放箭处与目标的距离s＝d2+v1tmin2＝d2+v12v22d2。
等时性
各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等(不同时的运动不能合成)
独立性
一个物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，互不影响
等效性
各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果
同体性
各分运动与合运动都是同一物体参与的运动
分运动
合运动
矢量图
条件
两个匀速直线运动
匀速直线运动
a＝0
一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动
匀变速曲线运动
a与v成α角
两个初速度为零的匀加速直线运动
初速度为零的匀加速直线运动
v0＝0
两个初速度不为零的匀加速直线运动
匀变速直线运动
a与v方向相同
匀变速曲线运动
a与v成α角