高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 运动的合成与分解精品ppt课件

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1.通过矢量的合成与分解确定曲线运动的位移和速度。(物理观念)2.通过蜡块的运动理解合运动、分运动的概念,会分析互成角度的两个分运动的合运动的运动性质。(物理观念)3.通过对蜡块运动的分析,体会分析复杂运动的方法,深化对位移、速度、加速度等重要概念的理解。(科学思维)4.运用合成与分解的方法将复杂的物体运动转变为简单的物理问题进行分析研究。(科学态度与责任)
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一、一个平面运动的实例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=　　　　　, y=　　　　　。 
二、运动的合成与分解　　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　　　　;已知合运动求分运动的过程,叫运动的　　　　。 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　　　　　　　　法则。 
情境链接一条宽阔的大河上有两个码头A、B隔河正面相对。驾着小船从码头A出发,将一批货物运送到对岸的码头B。驾船时始终保持船头指向与河岸垂直,但小船行驶的路线并不与河岸垂直,而是朝河的下游方向偏移到C位置,这是为什么呢?
提示 小船渡河同时参与了两个运动,一是小船沿与河岸垂直的方向运动;二是小船沿河岸顺流而下的运动。
教材拓展看教材P6“演示”,同学们想一下,对于玻璃管不动和玻璃管运动两种情形,蜡块运动到顶端的时间是否相同?
易错辨析(1)“演示”实验中,蜡块的运动速度与玻璃管运动的速度大小无关。(　　)(2)“演示”实验中, 不同,蜡块运动方向不同。(　　)(3)“演示”实验中,如果蜡块做匀速运动,玻璃管做加速运动,蜡块的运动轨迹不是直线。(　　)(4)合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和。(　　)(5)合运动的速度一定大于某一个分运动的速度。(　　)(6)合运动的方向就是物体实际运动的方向。(　　)
解析 蜡块的运动速度由蜡块上升与玻璃管向右运动的速度共同决定。
解析 速度为矢量,合速度大小等于分速度的矢量和。
解析 合速度不一定大于某一分速度。
探究点一　运动的合成与分解
如图所示,在军事演习中,直升机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。
(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?做的是匀变速运动还是非匀变速运动?
要点提示 (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。因士兵加速度恒定,故其运动为匀变速运动。
合运动与分运动的四个特性
特别提示　可类比分力与合力的关系来理解等效性。
【例1】 直升机空投物资时,可以停留在空中不动,设投出的物资离开直升机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落,无风时落地速度为5 m/s。若直升机停留在离地面100 m高处空投物资,由于在水平方向上受风的作用,使降落伞和物资获得1 m/s的水平方向的速度。求:(1)物资在空中运动的时间;(2)物资落地时速度的大小;(3)物资在下落过程中沿水平方向移动的位移大小。
解析如图所示,物资的实际运动可以看作是竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动的合运动。 (1)分运动与合运动具有等时性,故物资实际运动的时间与竖直方向分运动的时间相等
(2)物资落地时vy=5 m/s,vx=1 m/s,由平行四边形定则得
(3)物资沿水平方向的位移大小为x=vxt=1×20 m=20 m。
1.在一光滑水平面内建立平面直角坐标系,一物体从t=0时刻起,由坐标原点(0,0)开始运动,其沿x轴和y轴方向运动的速度—时间图像如图甲、乙所示,下列说法正确的是(　　)A.0~2 s内物体做匀变速曲线运动B.0~2 s内物体的平均速度为2 m/sC.4 s末物体坐标为(6 m,4 m)D.2~4 s内物体做匀加速曲线运动,加速度沿y轴方向
4 s末物体的坐标为(6 m,2 m),故C错误;在后2 s内,物体在x轴方向做匀速直线运动,y轴方向做匀加速直线运动,根据运动的合成可知,物体做匀加速曲线运动,加速度沿y轴方向,故D正确。
探究点二　合运动性质和轨迹的判断
如图所示,旋臂式起重机的旋臂保持不动,可沿旋臂“行走”的天车有两个功能,一是吊着货物沿竖直方向运动,二是吊着货物沿旋臂水平方向运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶,同时又使货物沿竖直方向做向上的匀减速运动。
货物做直线运动还是曲线运动?在地面上观察到货物运动的轨迹是怎样的?
要点提示 货物做曲线运动。轨迹如图所示。
1.两个互成角度的直线运动的合运动性质的判断(1)曲、直判断
(2)是否为匀变速的判断
(3)轨迹的判断轨迹在合初速度v0与合加速度a之间,且向合加速度一侧弯曲。
2.互成角度的两个直线运动的合成
【例2】 (2023北京西城高一期末)质点在xOy平面内从O点开始运动,其轨迹在xOy平面直角坐标系中的方程为y=2x,则质点可能做(　　)A.在Ox方向上做速度为2 m/s的匀速运动,在Oy方向做速度为1 m/s的匀速运动B.在Ox方向上做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动,在Oy方向做速度为2 m/s的匀速运动C.在Ox方向上做速度为1 m/s的匀速运动,在Oy方向做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动D.在Ox方向上做初速度为零、加速度为1 m/s2的匀加速运动,在Oy方向上做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动
解析 由轨迹方程可知在Oy方向的平均速度是Ox方向上的二倍,所以两个方向如果做匀速运动,有vy=2vx,故A错误;如果在Ox方向上做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动,在Oy方向上做速度为2 m/s的匀速运动,平均速度不能保持始终是二倍的关系,故B错误;如果在Ox方向上做速度为1 m/s的匀速运动,在Oy方向上做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动,平均速度不能保持始终是二倍的关系,故C错误;如果在Ox方向上做初速度为零、加速度为1 m/s2的匀加速运动,在Oy方向上做初速度为零、加速度为2 m/s2的匀加速运动,则vx=axt,vy=ayt,代入则有vy=2vx,故D正确。
2.(多选)两个互相垂直的匀变速直线运动,初速度分别为v1和v2,加速度分别为a1和a2,则关于它们的合运动轨迹,下列说法正确的是(　　)A.如果v1=v2=0,那么轨迹一定是直线B.如果v1≠0,v2≠0,那么轨迹一定是曲线C.如果a1=a2,那么轨迹一定是直线
解析 合初速度为零,合加速度不为零且不变,则合运动的轨迹一定为直线,选项A正确;分加速度的关系不确定,若合加速度的方向与合速度的方向不共线,则合运动的轨迹为曲线,若合加速度方向与合速度方向共线,则合运动的轨迹为直线,选项B错误;如图甲所示,合加速度的方向可能与合速度的方向不共线,则合运动的轨迹可能为曲线,选项C错误;如图乙所示,合加速度的方向一定与合速度的方向共线,则合运动的轨迹一定为直线,选项D正确。
1.(速度的分解)(2023天津三中高一期末)链球运动员在将链球抛掷出手之前总要拉着链条加速旋转几周,这样可使链球的速度尽量增大,抛掷出手后飞行得更远。若链球以8 m/s的速度斜向上抛出,速度方向与水平方向的夹角为30°,该速度在竖直方向的分速度大小是(　　)
解析 该速度在竖直方向的分速度大小vy=vsin 30°=8×0.5 m/s=4 m/s,故选C。
2.(合运动性质的判断)有关运动的合成,下列说法正确的是(　　)A.两个直线运动的合运动一定是直线运动B.两个不在同一直线上的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动C.两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动D.一个匀加速直线运动和一个匀速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动
解析 两个直线运动的合运动可能是直线运动,也可能是曲线运动,选项A错误。两个不在同一直线上的匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动,选项B正确。两个初速度不为零的匀加速直线运动,若合初速度与合加速度共线,则合运动是匀加速直线运动;若合初速度与合加速度不共线,则合运动是匀加速曲线运动,选项C错误。合初速度与合加速度不共线,则合运动是匀加速曲线运动,选项D错误。
3.(合运动轨迹的判断)(2023广东珠海高一期末)如图所示,一端封闭的玻璃管中装满清水,管中有一个红色蜡块,蜡块恰好能竖直向上做匀速直线运动,同时使玻璃管水平向右也做匀速直线运动,则在地面上静止的观察者看到蜡块的移动轨迹是(　　)
解析 两个相互垂直的匀速直线运动的合成,蜡块仍做匀速直线运动,故运动轨迹是直线,故D正确,A、B、C错误。
4.(合运动与分运动的等时性)跳伞员在某高度从直升机上由静止跳下后,在下落过程中将会受到水平风力的影响,下列说法正确的是(　　)A.风力越大,跳伞员下落时间越长,跳伞员可完成更多的动作B.风力越大,跳伞员着地速度越大,有可能对跳伞员造成伤害C.跳伞员下落时间与风力有关D.跳伞员着地速度与风力无关
解析 跳伞员同时参与了两个分运动,竖直方向向下落的运动和水平方向随风飘的运动,这两个分运动同时发生,相互独立,所以水平风力越大,跳伞员水平方向上的速度越大,则跳伞员着地速度越大,但下落时间由下落的高度决定,与风力无关,故选B。
5.(运动的合成与分解)(多选)无人机即将起飞时水平分速度为40 m/s,竖直分速度为0,无人机起飞后在竖直方向上做匀加速直线运动,在水平方向上做匀速直线运动。起飞后,当无人机运动的水平位移为160 m时,其竖直位移也为160 m,下列说法正确的是(　　)A.无人机的运动轨迹为倾斜的直线B.在这一过程中无人机运动的时间为4 sC.无人机的加速度大小为20 m/s2D.此时无人机的竖直速度大小为120 m/s
解析 由题知,无人机有水平方向的初速度,且在竖直方向上做匀加速直线运动,则无人机合力不为零,且与初速度不在同一直线,则无人机做曲线运动,A错误;由题知,无人机在水平方向做匀速直线运动,且水平位移为160 m,
vy=at=80 m/s,D错误。