2021学年2 运动的合成与分解授课ppt课件

这是一份2021学年2 运动的合成与分解授课ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了坐标系，平面直角，xvxt，vyt，原点的直线，玻璃管，审题关键等内容，欢迎下载使用。
一、一个平面运动的实例【思考】北斗卫星导航系统,要想对航行中的轮船进行定位,需要知道轮船所在位置的经度和纬度。物体在同一平面内做曲线运动的位移如何表示呢?
提示:可用平面直角坐标系的坐标表示。
1.建立坐标系:研究物体运动时,_______的选取很重要。(1)对于直线运动,应沿着直线建立_____坐标系。(2)研究物体在平面内的运动时,可以选择_________坐标系。
2.蜡块的运动轨迹:(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:_____,y=___。(2)蜡块的速度:大小为____________,速度的方向满足________。
(3)蜡块的运动轨迹:_________,是一条过___________。
二、运动的合成与分解【思考】
问题1:蜡块的合位移与分位移有什么关系?问题2:蜡块的合速度与分速度有什么关系?
提示:(1)蜡块的合位移与分位移满足平行四边形定则,两者是等效替代关系。(2)蜡块的合速度与分速度满足平行四边形定则,两者是等效替代关系。
1.分运动的内涵:蜡块沿玻璃管向上的运动和它随玻璃管向右的运动。2.合运动的内涵:蜡块相对于_______向右上方的运动。
一　运动的合成与分解1.内涵:(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,叫运动的合成;已知合运动求分运动,叫运动的分解。2.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。
3.合运动与分运动的关系:
4.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,应先根据平行四边形定则,确定合运动的合初速度v0和合加速度a,然后进行判断:(1)判断是否做匀变速运动:若a恒定,物体做匀变速运动;若a变化,物体做变加速运动。
(2)判断轨迹曲直:若a与v0共线,则做直线运动;若a与v0不共线,则做曲线运动。
【思考·讨论】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?(物理观念)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?(科学思维)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。
【典例示范】某校进行教学实施改造,在教室安装了可以左右滑动的黑板,如图所示。一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线,若粉笔相对于黑板从静止开始向上匀加速滑动,同时黑板以某一速度水平向左匀速运动,则粉笔画出的轨迹可能为下列中的(　　)
【解析】选C。黑板以某一速度水平向左匀速运动,同时粉笔相对于黑板从静止开始匀加速向上滑动,所以粉笔的合初速度向右,合加速度向上,所以轨迹是曲线并且合力指向曲线凹侧,故C正确,A、B、D错误。
【母题追问】1.在【典例示范】中如何确定粉笔相对地面的实际运动方向?【解析】粉笔相对于黑板向上运动,同时随黑板向右运动,其实际运动方向可以根据平行四边形定则确定。答案:见解析
2.关于粉笔在【典例示范】中的运动轨迹,为什么不同的人认为运动轨迹不同?【解析】由于选择的参考系不同,不同的人观察到的运动轨迹不同。答案:见解析
【补偿训练】关于合运动和分运动,下列说法正确的是(　　)A.合运动的速度一定比分运动的速度大B.合运动的位移一定比分运动的位移大C.合运动的时间等于分运动的时间D.两个直线运动的合运动一定是直线运动
【解析】选C。速度的合成与位移的合成都遵循平行四边形定则,对角线的长度不一定比平行四边形边长长,即合运动的速度不一定比分运动的速度大,合运动的位移不一定比分运动的位移大,故A、B错误;根据运动合成与分解的性质可知合运动与两个分运动之间具有等时性,故C正确;分运动是直线运动,合运动不一定是直线运动,故D错误。
二　运动的合成与分解的应用1.确定物体的合运动(实际发生的运动)与分运动。2.画出矢量(速度、位移或加速度)合成或分解的平行四边形。3.应用运动学公式分析同一运动(合运动或某一分运动)中的位移、速度、加速度等物理量之间的关系,应用几何知识分析合矢量与分矢量之间的关系。
【思考·讨论】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,射击方向应直接对准目标,还是应该偏东或是偏西一些?(科学思维)
提示:应该偏西一些,使其合速度方向正对目标。
【典例示范】(多选)如图所示,红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在A点匀速上升①的同时,使玻璃管水平向右做直线运动②,则红蜡块实际运动的轨迹是图中的(　　)
A.若玻璃管做匀速运动,则为直线PB.若玻璃管做匀加速运动,则为曲线QC.若玻璃管做匀加速运动,则为曲线RD.不论玻璃管做何种运动,轨迹都是直线P
【解析】选A、B。红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动,若玻璃管在水平方向上做匀速直线运动,其加速度为零,红蜡块做直线运动,轨迹为直线P,故A正确。红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动,若玻璃管在水平方向上做匀加速直线运动,合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,红蜡块做曲线运动。根据轨迹在速度方向与合力方向之间,合力的方向大致指向轨迹凹的一侧,知轨迹可能为曲线Q,故B正确,C、D错误。
【素养训练】1.水滴自高处由静止开始下落,至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风,则(　　)A.风速越大,水滴下落的时间越长B.风速越大,水滴落地时的瞬时速度越小C.水滴着地时的瞬时速度与风速无关D.水滴下落的时间与风速无关
【解析】选D。将水滴的运动沿水平方向和竖直方向正交分解,水平方向随风一起飘动,竖直方向同时向下落;由于水平方向的分运动对竖直分运动无影响,故落地时间与水平分速度无关,故A错误,D正确;两分运动的速度合成可得到合速度v= ,故风速越大,落地时合速度越大,故B、C错误。
2.质量为m=2 kg的物体(可视为质点)静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点处,先用沿x轴正方向的力F1=8 N作用2 s,然后撤去F1;再用沿y轴正方向的力F2=10 N作用2 s。则物体在这4 s内的轨迹为(　　)
【解析】选D。质点在F1的作用由静止开始从坐标系的原点沿+x轴方向做匀加速运动,加速度a1= =4 m/s2,速度为v1=a1t1=8 m/s,对应位移x1= a1 =8 m,到2 s末撤去F1再受到沿+y轴方向的力F2的作用,物体在+x轴方向匀速运动,x2=v1t2=16 m,x方向坐标为x1+x2=24 m,在+y轴方向加速运动,+y轴方向的加速度a2= =5 m/s2,方向向上,对应的位移y= a2 =10 m,物体做
曲线运动。再根据曲线运动的加速度方向大致指向轨迹凹的一侧,可知D正确,A、B、C错误。
3.如图所示,在灭火抢险的过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业。为了节省救援时间,在消防车前进的过程中,人同时相对梯子(与消防车的夹角固定不变)匀速向上运动。从地面上来看消防队员的运动,下列说法正确的是(　　)
A.当消防车匀速前进时,消防队员一定做曲线运动B.当消防车匀速前进时,消防队员一定做直线运动C.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀速直线运动D.当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀加速直线运动
【解析】选B。当消防车匀速前进时,因人同时相对梯子匀速向上运动,根据运动的合成,可知:消防队员一定做匀速直线运动,故A项错误,B项正确;当消防车匀加速前进时,合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线,其加速度的方向大小不变,所以消防队员做匀变速曲线运动,故C、D项错误。
【补偿训练】(多选)如图所示,吊车以v1的速度沿水平直线向右匀速行驶,同时以v2的速度匀速收拢绳索提升物体,下列表述正确的是(　　)
A.物体的实际运动速度为v1+v2B.物体的实际运动速度为 C.物体相对地面做曲线运动D.绳索保持竖直状态
【解析】选B、D。物体参与了水平方向上的匀速直线运动,速度为v1,又参与了竖直方向上的匀速直线运动,速度为v2,合运动为匀速直线运动,合速度v= ,选项A、C错误,B正确。由于物体做匀速直线运动,所受合外力为零,所以绳索拉力应竖直向上,绳索应保持竖直状态,选项D正确。
【拓展例题】考查内容:运动的合成与分解的应用【典例示范】2019年央视春晚加入了非常多的科技元素,在舞台表演中还出现了无人机。现通过传感器将某台无人机上升。向前追踪拍摄的飞行过程转化为竖直向上的速度vy及水平方向速度vx与飞行时间t的关系图像如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A.无人机在t1时刻处于失重状态B.无人机在0～t2这段时间内沿直线飞行C.无人机在t2时刻上升至最高点D.无人机在t2～t3时间内做匀变速运动
【正确解答】选D。依据图像可知,无人机在t1时刻,在竖直方向向上做匀加速直线运动,而水平方向则是做匀减速直线运动,则无人机有竖直向上的加速度,那么处于超重状态,不是失重状态,故A错误; 由图像可知,无人机在0～t2这段时间,竖直方向向上做匀加速直线运动,而水平方向做匀减速直线运动,那么合加速度与合初速度不共线,所以无人机做曲线运动,即无人机沿曲
线上升,故B错误;无人机在竖直方向上,先向上做匀加速直线运动,后向上做匀减速直线运动,因此在t2时刻没有上升至最高点,故C错误;无人机在t2～t3时间内,水平方向做匀速直线运动,而竖直方向向上做匀减速直线运动,因此合运动做匀变速运动,故D正确。