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高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 运动的合成与分解课文ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 运动的合成与分解课文ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，关键能力·合作探究，随堂演练·达标自测，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
学习目标：(1)会根据研究问题的需要建立合适的平面直角坐标系，并用函数描述直线运动．(2)理解合运动与分运动的概念，能对简单平面运动进行合成与分解．(3)通过运动的合成与分解，初步体会把复杂运动分解为简单运动的物理思想，并能用这个思想解决类似的简单问题．
一、一个平面运动的实例1.观察蜡块的运动：如图所示(1)将这个玻璃管(如图甲)倒置(如图乙)，可以看到蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做________运动．(2)在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平向右匀速移动，观察蜡块的运动情况．(如图丙)
2．建立坐标系(1)对于直线运动——沿这条直线建立一维坐标系．(2)对于平面内的运动——建立平面直角坐标系．例如，蜡块的运动，以蜡块开始匀速运动的__________为原点O，以__________的方向和__________的方向分别为x轴和y轴的正方向，建立__________坐标系．
3．蜡块运动的轨迹(1)蜡块的位置：从蜡块开始运动的时刻计时，在t时刻，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示：x＝________，y＝________．(2)蜡块的速度：大小为v＝________，速度的方向满足________．(3)蜡块的运动轨迹：y＝________，是一条过____________．
导学：从你的铅笔盒里取一块橡皮，用一根细线拴住，把细线的另一端用图钉固定在竖直放置的木板上．按图所示的方法，用铅笔靠着细线的左侧，沿直尺向右匀速移动，再向左移动，来回做几次，仔细观察橡皮的运动轨迹．结合实验现象说明：橡皮的实际运动与哪两个方向的运动有关？提示：与水平方向和竖直方向的运动有关．
二、运动的合成与分解1．合运动与分运动：如果一个物体同时参与________运动，那么物体________的运动就叫作那几个运动的________．那几个________就叫作这个实际运动的________．2．运动的合成：由分运动求________的过程，叫作运动的合成(cmpsitin f mtins)3．运动的合成与分解实质：对物体的________、加速度、位移等物理量进行合成与分解．4．运动的合成与分解遵从法则：________运算法则．
【思考辨析】 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)合运动与分运动是同时进行的，时间相等．( )(2)合运动一定是实际发生的运动．( )(3)合运动的速度一定比分运动的速度大．( )(4)两个夹角为90°的匀速直线运动的合运动，一定也是匀速直线运动．( )
举例：一艘炮舰正在沿河岸自西向东航行，在炮舰上射击北岸的敌方目标．要想击中目标，射击方向应该偏西一些，使其合速度方向正对目标．
拓展：物体的实际运动一定是合运动，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
探究点一 运动的合成与分解 【导学探究】情境：一艘货船需要通过水流恒定的河流将货物运送到正对岸．讨论：(1)如果你是船长，你会选择船头正对河岸的方向渡河吗？为什么？
提示：不会，因为在货船渡河时，也会随水流向下游方向运动，无法到达正对岸．
(2)渡河时，这艘货船将要参与几个方向的运动？你会如何确定开船的方向？
提示：货船将参与垂直河岸和沿河岸两个方向的运动；为了保证能够到达正对岸，可以让船头偏向上游适当的角度，以使货船的合运动方向垂直河岸．
【探究总结】1.合运动是物体的实际运动，在运动的合成与分解时所作的平行四边形中合运动对应平行四边形的对角线．2．合运动与分运动的关系3.运动的合成与分解的运算法则：合成与分解的内容是位移、速度、加速度的合成与分解，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形定则．
【典例示范】题型一 合运动与分运动基本概念辨析【例1】 关于两个分运动的合运动，下列说法中正确的是( )A．合运动的速度一定大于两个分运动的速度B．合运动的速度一定大于一个分运动的速度C．合运动的方向就是物体实际运动的方向D．由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小
【解析】 根据矢量的平行四边形定则可得，合运动的速度大小可能大于分速度，也可能等于或小于分速度，故A、B错误；根据运动的合成与分解，合运动的方向就是物体实际运动的方向，故C正确；由平行四边形定则可知，根据两个分速度的大小和方向才可以确定合速度的大小和方向，故D错误．
题型二 合运动与分运动的等时性【例2】 水滴从高处自由下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，则水滴下落的时间将( )A．增长 B．不变C．缩短 D．无法确定
题型三 合运动与分运动的计算【例3】 飞机起飞时以300 km/h的速度斜向上飞，飞行方向与水平面的夹角为30°.求水平方向的分速度vx和竖直方向的分速度vy.
【答案】：把速度v＝300 km/h沿水平方向和竖直方向分解，如图所示，可得vx＝v cs 30°≈260 km/hvy＝v sin 30°＝150 km/h飞机在水平方向和竖直方向的分速度分别是260 km/h和150 km/h.
[迁移拓展] 在【例3】中飞机起飞后，若保持速度不变，经过5 s，则飞机在水平方向和竖直方向的位移各是多少？
【思维方法】运动的合成与分解的常用处理方法(1)作图法，即应用平行四边形定则严格作图．(2)解析法，即应用解三角形的方法列方程．(3)运动的合成与分解与力的合成与分解方法相同，之前所学的力的合成与分解的规律及方法可以直接应用到运动的合成与分解中．
练1 如图所示，有一长为80 cm的玻璃管竖直放置，当红蜡块从玻璃管最下端开始匀速上升的同时，玻璃管水平向右匀速运动．经过20 s，红蜡块到达玻璃管的最上端，此过程玻璃管的水平位移为60 cm.不计红蜡块的大小，则红蜡块运动的合速度大小为( )A．3 cm/s B．4 cm/sC．5 cm/s D．7 cm/s
探究点二 对合运动的性质和轨迹的判断【探究总结】1.合运动性质的判断(1)若a＝0，物体沿合初速度v0的方向做匀速直线运动．(2)若a≠0且a恒定，物体做匀变速运动．(3)若a变化，物体做非匀变速运动．
2．合运动轨迹的判断(1)若v合与a合共线，则合运动为匀变速直线运动，如图甲所示．(2)若v合与a合不共线，则合运动为匀变速曲线运动，如图乙所示．
【典例示范】题型一 两个直线运动的合运动性质的判断【例4】 (多选)两个互成角度的匀加速直线运动，初速度大小分别为v1和v2，加速度大小分别为a1和a2，它们的合运动的轨迹( )A．如果v1＝v2＝0，那么轨迹一定是直线B．如果v1＝v2≠0，那么轨迹可能是曲线C．如果a1＝a2，那么轨迹一定是直线D．如果a1∶a2＝v1∶v2，那么轨迹一定是直线
【解析】 A对：如果v1＝v2＝0，则物体沿着合加速度方向做直线运动，则轨迹一定是直线．B对，C错：如果v1＝v2≠0、a1＝a2，且合速度与合加速度方向共线，则轨迹是直线；若不共线，则轨迹是曲线．D对：当a1∶a2＝v1∶v2时，合速度的方向与合加速度的方向在同一条直线上，运动轨迹为直线．
【思维方法】合运动性质的判断程序
题型二 合运动轨迹的判断【例5】 [教材P6【演示】改编]建立如图所示的坐标系，现让玻璃管沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，同时小蜡块从O点开始沿竖直玻璃管向上做匀速直线运动，那么图中能够大致反映小蜡块运动轨迹的是( )
【解析】 合初速度的方向竖直向上，合加速度的方向水平向右，两者不在同一条直线上，必然做曲线运动，根据轨迹每点的切线方向表示速度的方向，轨迹弯曲的方向大致与所受合力的方向一致，故B正确，A、C、D错误．
练2 关于两个运动的合运动，下列说法中正确的是( )A．两个直线运动的合运动一定是直线运动B．两个互成角度的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动C．两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动D．两个分运动的时间和它们的合运动的时间不相等
解析：两个互成角度的匀变速直线运动的合初速度为v，合加速度为a，由物体做曲线运动的条件可知，当v与a共线时，合运动为匀变速直线运动，如图甲所示，当v与a不共线时，合运动为匀变速曲线运动，如图乙所示，故选项A、C错误；两个互成角度的匀速直线运动的合成可看成如图甲所示a＝0的情况，所以合运动一定是匀速直线运动，故选项B正确；分运动和合运动具有等时性，故选项D错误．
练3 如图所示，在风平浪静的海面上有一艘匀速行驶的邮轮．一名船员A用水桶B到海中取水．某段时间内，船员拉着连接水桶的绳索将装满水的水桶提起，同时船员和水桶以相同的水平速度相对于海面匀速运动，A与B之间的距离以l＝H－t＋t2的规律变化(H为A到海面的距离)．在这段时间内水桶B的受力情况和相对于海面的运动轨迹正确的是( )
解析：根据l＝H－t＋t2可知，物体B的位移x＝t－t2，B在竖直方向上匀减速上升，绳索对B的拉力大小小于B的重力大小；B在水平方向匀速运动，所以F、G都在竖直方向上，又因为B向上减速，运动轨迹应向下弯曲，故B正确．
1．[教材P6(问题)改编]人在河中始终保持头朝正前方游向对岸，若人游到河中间时，水流速度突然增大，则( )A．人渡河时间不变 B．人航行方向不变C．人航行速度不变 D．人到达对岸地点不变
解析：渡河时人始终保持头朝正前方游向对岸，即在静水中的速度方向指向河岸，而其大小不变，因此，人渡河时间不变，故A正确；当水流速度突然增大时，人的合速度变化，运动实际方向变化，因而人到达对岸地点变化，故B、C、D错误．
2．如图，在一次消防演习中，消防队员要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人．为了节省救援时间，当消防车匀速前进的同时，消防队员沿倾斜的梯子匀加速向上运动，则关于消防队员相对地面的运动，下列说法中正确的是( )A．消防队员做匀加速直线运动B．消防队员做匀变速曲线运动C．消防队员做变加速曲线运动D．消防队员水平方向的速度保持不变
解析：以地面为参考系，消防队员同时参与水平方向的匀速运动和斜向上的匀加速运动，其合运动为匀变速曲线运动，故选项A、C错误，B正确；由运动的合成与分解知识可知水平方向的速度包含了消防队员斜向上速度在水平方向上的分量，斜向上速度变大，则水平速度变大，故选项D错误．
3．如图，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度( )A．大小和方向均不变B．大小不变，方向改变C．大小改变，方向不变D．大小和方向均改变
解析：橡皮在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀速直线运动，其合运动仍是匀速直线运动，其速度大小和方向均不变，故选项A正确．
4．关于运动的合成与分解，以下说法正确的是( )A．合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和B．合运动和分运动具有等时性C．物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动D．若合运动是曲线运动，则其分运动中至少有一个是曲线运动
解析：A错：根据平行四边形定则知，合速度可能比分速度大，可能比分速度小，也可能与分速度相等．B对：合运动与分运动具有同时性、等效性和独立性，合运动时间等于分运动时间．C、D错：两个直线运动的合运动，可能是直线运动或曲线运动．关键是看两个直线运动的合力和合初速度方向是否在同一条直线上．
5．起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称天车、航吊、吊车．起重机所吊物体在水平方向的运动情况如图甲，在竖直方向的运动情况如图乙．
探究：(1)起重机所吊物体在3 s内做匀变速曲线运动，对吗？(2)在t＝4 s时，起重机所吊物体的速度大小．
答案：(1)对 (2)10 m/s
学习目标：(1)会根据研究问题的需要建立合适的平面直角坐标系，并用函数描述直线运动．(2)理解合运动与分运动的概念，能对简单平面运动进行合成与分解．(3)通过运动的合成与分解，初步体会把复杂运动分解为简单运动的物理思想，并能用这个思想解决类似的简单问题．
一、一个平面运动的实例1.观察蜡块的运动：如图所示(1)将这个玻璃管(如图甲)倒置(如图乙)，可以看到蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做________运动．(2)在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平向右匀速移动，观察蜡块的运动情况．(如图丙)
2．建立坐标系(1)对于直线运动——沿这条直线建立一维坐标系．(2)对于平面内的运动——建立平面直角坐标系．例如，蜡块的运动，以蜡块开始匀速运动的__________为原点O，以__________的方向和__________的方向分别为x轴和y轴的正方向，建立__________坐标系．
3．蜡块运动的轨迹(1)蜡块的位置：从蜡块开始运动的时刻计时，在t时刻，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示：x＝________，y＝________．(2)蜡块的速度：大小为v＝________，速度的方向满足________．(3)蜡块的运动轨迹：y＝________，是一条过____________．
导学：从你的铅笔盒里取一块橡皮，用一根细线拴住，把细线的另一端用图钉固定在竖直放置的木板上．按图所示的方法，用铅笔靠着细线的左侧，沿直尺向右匀速移动，再向左移动，来回做几次，仔细观察橡皮的运动轨迹．结合实验现象说明：橡皮的实际运动与哪两个方向的运动有关？提示：与水平方向和竖直方向的运动有关．
二、运动的合成与分解1．合运动与分运动：如果一个物体同时参与________运动，那么物体________的运动就叫作那几个运动的________．那几个________就叫作这个实际运动的________．2．运动的合成：由分运动求________的过程，叫作运动的合成(cmpsitin f mtins)3．运动的合成与分解实质：对物体的________、加速度、位移等物理量进行合成与分解．4．运动的合成与分解遵从法则：________运算法则．
【思考辨析】 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)合运动与分运动是同时进行的，时间相等．( )(2)合运动一定是实际发生的运动．( )(3)合运动的速度一定比分运动的速度大．( )(4)两个夹角为90°的匀速直线运动的合运动，一定也是匀速直线运动．( )
举例：一艘炮舰正在沿河岸自西向东航行，在炮舰上射击北岸的敌方目标．要想击中目标，射击方向应该偏西一些，使其合速度方向正对目标．
拓展：物体的实际运动一定是合运动，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
探究点一 运动的合成与分解 【导学探究】情境：一艘货船需要通过水流恒定的河流将货物运送到正对岸．讨论：(1)如果你是船长，你会选择船头正对河岸的方向渡河吗？为什么？
提示：不会，因为在货船渡河时，也会随水流向下游方向运动，无法到达正对岸．
(2)渡河时，这艘货船将要参与几个方向的运动？你会如何确定开船的方向？
提示：货船将参与垂直河岸和沿河岸两个方向的运动；为了保证能够到达正对岸，可以让船头偏向上游适当的角度，以使货船的合运动方向垂直河岸．
【探究总结】1.合运动是物体的实际运动，在运动的合成与分解时所作的平行四边形中合运动对应平行四边形的对角线．2．合运动与分运动的关系3.运动的合成与分解的运算法则：合成与分解的内容是位移、速度、加速度的合成与分解，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形定则．
【典例示范】题型一 合运动与分运动基本概念辨析【例1】 关于两个分运动的合运动，下列说法中正确的是( )A．合运动的速度一定大于两个分运动的速度B．合运动的速度一定大于一个分运动的速度C．合运动的方向就是物体实际运动的方向D．由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小
【解析】 根据矢量的平行四边形定则可得，合运动的速度大小可能大于分速度，也可能等于或小于分速度，故A、B错误；根据运动的合成与分解，合运动的方向就是物体实际运动的方向，故C正确；由平行四边形定则可知，根据两个分速度的大小和方向才可以确定合速度的大小和方向，故D错误．
题型二 合运动与分运动的等时性【例2】 水滴从高处自由下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，则水滴下落的时间将( )A．增长 B．不变C．缩短 D．无法确定
题型三 合运动与分运动的计算【例3】 飞机起飞时以300 km/h的速度斜向上飞，飞行方向与水平面的夹角为30°.求水平方向的分速度vx和竖直方向的分速度vy.
【答案】：把速度v＝300 km/h沿水平方向和竖直方向分解，如图所示，可得vx＝v cs 30°≈260 km/hvy＝v sin 30°＝150 km/h飞机在水平方向和竖直方向的分速度分别是260 km/h和150 km/h.
[迁移拓展] 在【例3】中飞机起飞后，若保持速度不变，经过5 s，则飞机在水平方向和竖直方向的位移各是多少？
【思维方法】运动的合成与分解的常用处理方法(1)作图法，即应用平行四边形定则严格作图．(2)解析法，即应用解三角形的方法列方程．(3)运动的合成与分解与力的合成与分解方法相同，之前所学的力的合成与分解的规律及方法可以直接应用到运动的合成与分解中．
练1 如图所示，有一长为80 cm的玻璃管竖直放置，当红蜡块从玻璃管最下端开始匀速上升的同时，玻璃管水平向右匀速运动．经过20 s，红蜡块到达玻璃管的最上端，此过程玻璃管的水平位移为60 cm.不计红蜡块的大小，则红蜡块运动的合速度大小为( )A．3 cm/s B．4 cm/sC．5 cm/s D．7 cm/s
探究点二 对合运动的性质和轨迹的判断【探究总结】1.合运动性质的判断(1)若a＝0，物体沿合初速度v0的方向做匀速直线运动．(2)若a≠0且a恒定，物体做匀变速运动．(3)若a变化，物体做非匀变速运动．
2．合运动轨迹的判断(1)若v合与a合共线，则合运动为匀变速直线运动，如图甲所示．(2)若v合与a合不共线，则合运动为匀变速曲线运动，如图乙所示．
【典例示范】题型一 两个直线运动的合运动性质的判断【例4】 (多选)两个互成角度的匀加速直线运动，初速度大小分别为v1和v2，加速度大小分别为a1和a2，它们的合运动的轨迹( )A．如果v1＝v2＝0，那么轨迹一定是直线B．如果v1＝v2≠0，那么轨迹可能是曲线C．如果a1＝a2，那么轨迹一定是直线D．如果a1∶a2＝v1∶v2，那么轨迹一定是直线
【解析】 A对：如果v1＝v2＝0，则物体沿着合加速度方向做直线运动，则轨迹一定是直线．B对，C错：如果v1＝v2≠0、a1＝a2，且合速度与合加速度方向共线，则轨迹是直线；若不共线，则轨迹是曲线．D对：当a1∶a2＝v1∶v2时，合速度的方向与合加速度的方向在同一条直线上，运动轨迹为直线．
【思维方法】合运动性质的判断程序
题型二 合运动轨迹的判断【例5】 [教材P6【演示】改编]建立如图所示的坐标系，现让玻璃管沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，同时小蜡块从O点开始沿竖直玻璃管向上做匀速直线运动，那么图中能够大致反映小蜡块运动轨迹的是( )
【解析】 合初速度的方向竖直向上，合加速度的方向水平向右，两者不在同一条直线上，必然做曲线运动，根据轨迹每点的切线方向表示速度的方向，轨迹弯曲的方向大致与所受合力的方向一致，故B正确，A、C、D错误．
练2 关于两个运动的合运动，下列说法中正确的是( )A．两个直线运动的合运动一定是直线运动B．两个互成角度的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动C．两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动D．两个分运动的时间和它们的合运动的时间不相等
解析：两个互成角度的匀变速直线运动的合初速度为v，合加速度为a，由物体做曲线运动的条件可知，当v与a共线时，合运动为匀变速直线运动，如图甲所示，当v与a不共线时，合运动为匀变速曲线运动，如图乙所示，故选项A、C错误；两个互成角度的匀速直线运动的合成可看成如图甲所示a＝0的情况，所以合运动一定是匀速直线运动，故选项B正确；分运动和合运动具有等时性，故选项D错误．
练3 如图所示，在风平浪静的海面上有一艘匀速行驶的邮轮．一名船员A用水桶B到海中取水．某段时间内，船员拉着连接水桶的绳索将装满水的水桶提起，同时船员和水桶以相同的水平速度相对于海面匀速运动，A与B之间的距离以l＝H－t＋t2的规律变化(H为A到海面的距离)．在这段时间内水桶B的受力情况和相对于海面的运动轨迹正确的是( )
解析：根据l＝H－t＋t2可知，物体B的位移x＝t－t2，B在竖直方向上匀减速上升，绳索对B的拉力大小小于B的重力大小；B在水平方向匀速运动，所以F、G都在竖直方向上，又因为B向上减速，运动轨迹应向下弯曲，故B正确．
1．[教材P6(问题)改编]人在河中始终保持头朝正前方游向对岸，若人游到河中间时，水流速度突然增大，则( )A．人渡河时间不变 B．人航行方向不变C．人航行速度不变 D．人到达对岸地点不变
解析：渡河时人始终保持头朝正前方游向对岸，即在静水中的速度方向指向河岸，而其大小不变，因此，人渡河时间不变，故A正确；当水流速度突然增大时，人的合速度变化，运动实际方向变化，因而人到达对岸地点变化，故B、C、D错误．
2．如图，在一次消防演习中，消防队员要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人．为了节省救援时间，当消防车匀速前进的同时，消防队员沿倾斜的梯子匀加速向上运动，则关于消防队员相对地面的运动，下列说法中正确的是( )A．消防队员做匀加速直线运动B．消防队员做匀变速曲线运动C．消防队员做变加速曲线运动D．消防队员水平方向的速度保持不变
解析：以地面为参考系，消防队员同时参与水平方向的匀速运动和斜向上的匀加速运动，其合运动为匀变速曲线运动，故选项A、C错误，B正确；由运动的合成与分解知识可知水平方向的速度包含了消防队员斜向上速度在水平方向上的分量，斜向上速度变大，则水平速度变大，故选项D错误．
3．如图，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度( )A．大小和方向均不变B．大小不变，方向改变C．大小改变，方向不变D．大小和方向均改变
解析：橡皮在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀速直线运动，其合运动仍是匀速直线运动，其速度大小和方向均不变，故选项A正确．
4．关于运动的合成与分解，以下说法正确的是( )A．合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和B．合运动和分运动具有等时性C．物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动D．若合运动是曲线运动，则其分运动中至少有一个是曲线运动
解析：A错：根据平行四边形定则知，合速度可能比分速度大，可能比分速度小，也可能与分速度相等．B对：合运动与分运动具有同时性、等效性和独立性，合运动时间等于分运动时间．C、D错：两个直线运动的合运动，可能是直线运动或曲线运动．关键是看两个直线运动的合力和合初速度方向是否在同一条直线上．
5．起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称天车、航吊、吊车．起重机所吊物体在水平方向的运动情况如图甲，在竖直方向的运动情况如图乙．
探究：(1)起重机所吊物体在3 s内做匀变速曲线运动，对吗？(2)在t＝4 s时，起重机所吊物体的速度大小．
答案：(1)对 (2)10 m/s
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