物理人教版（2019）必修第二册5.2运动的合成与分解（共23张ppt）

(共23张PPT)
5.2 运动的合成与分解
高一物理·必修二
曲线运动
2022-05-26
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复习
一定为变速运动，加速度一定不为0，但可以恒定
轨迹：
速率变化与合外力关系：
速度方向：沿轨迹切线方向
条件：合力（加速度）方向与物体的速度方向不在同一条直线上
始终夹在合力方向与速度方向之间
向合力的方向弯曲，即合力指向轨迹的凹侧
速度与合外力方向夹角为锐角
速率增大
钝角
速率减小
直角
速率不变
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曲线运动的速率变化情况
当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时
物体的速率增大
A
F1
vA
F1t
F1n
当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时
物体的速率减小
A
F2
vA
F2t
F2n
当合外力方向与速度方向的夹角为直角时
物体的速率不变
A
vA
F3
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一个平面运动的实例
观察蜡块的运动：
既向上又向右，如何定量描述这个向右上的运动？
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建立坐标系
汽车沿平直公路行驶
汽车沿弯道行驶
一维坐标系
平面直角坐标系
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建立坐标系
跳楼机
海盗船
过山车
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蜡块运动的轨迹与速度
位置
轨迹
速度
方向
x
l
xP
yP
v
vx
vy
P
y
θ
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运动的合成与分解
蜡块向右上方的运动
沿玻璃管向上的运动
随着玻璃管向右的运动
分运动
分运动
合运动
运动的合成：由分运动求合运动的过程
运动的分解：由合运动求分运动的过程
运动的合成与分解遵从矢量运算法则
运动的合成与分解这种思想方法适用于任何形式的运动：思考玻璃管向右匀加速，蜡块的运动轨迹？
实际发生的运动，通常指对地运动
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小结
物体合运动与分运动的关系
(1)等时性：合运动与分运动经历的时间一定相等
(2)独立性：一个物体同时参与几个分运动，分运动各自独立进行，不受其他分运动的影响
(3)等效性：合运动是由各分运动共同产生的总运动效果，合运动与各分运动总的运动效果可以相互替代
（类比合力与分力之间的关系）
(4)同体性：各分运动与合运动是同一物体的运动
(5)矢量性：合运动与分运动的位移、速度、加速度满足平行四边形定则
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关于互成角度(非0°或180°)的两个匀变速直线运动的合运动，下述说法中正确的是(　　)
A．一定是曲线运动
B．可能是直线运动
C．一定是匀变速运动
D．可能是匀速直线运动
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BC
解析：
两个分运动为匀变速直线运动
两个分运动的加速度恒定且不为零
两个分运动不共线
加速度合成后恒定且必不为零
物体一定做匀变速运动
至于做直线运动或曲线运动，取决于初速度与加速度是否共线
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运动的合成：
两个分运动合成合运动，首先合成两个分运动的速度；
其次合成两个分运动的加速度；
根据合加速度是否恒定，判断是匀变速运动or非匀变速运动；
根据合速度与合加速度是否共线，判断直线运动or曲线运动。
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两个直线运动的合运动
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如下图所示，一斜面固定在水平面上，斜面倾斜角为α，一物体从斜面底端O点以初速度，与斜面成θ角度斜向上抛出，最终落得斜面上的P点，求解：
（1）物体从O点到P点的运动时间。
（2）O点与P点的距离。
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运动的分解：通常根据运动的实际效果来确定两个分运动的方向。
船的实际运动（对地运动）是水流的运动和船相对静水的运动的合运动，也可以看成沿河岸和垂直于河岸的合运动。
三种速度：船在静水中的速度水流速度，船的实际速度（对地速度）
两种情景：
过河时间最短
过河路径最短
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小船过河问题
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前提：假设两侧河岸笔直且平行，河水向下游流动
（1）渡河时间最短（v水、v船已知且不变）
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渡河问题
若要最短时间过河，则需让船垂直河岸的分速度最大
使船头垂直河岸，渡河时间最短
船垂直河岸的分速度只能来自船自身
若船从A点出发，则会到达对岸下游的B点
合运动方向与河岸夹角θ满足：
最短渡河时间：
船沿河岸移动距离：
L
v船
v水
v水
A
v
B
θ
x
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（2）渡河位移最小（v水、v船已知且不变）
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渡河问题
理论上讲，渡河位移最小为河宽L
船的合速度方向垂直河岸
1) 若船垂直河岸渡河
如左图所示，此时v船与v水必满足：
船的合速度
渡河时间
L
v船
v水
v水
A
v
B
θ
v船与河岸的夹角θ满足：
此时船垂直河岸渡河
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（2）渡河位移最小（v水、v船已知且不变）
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渡河问题
2) 若 ，则船不能垂直过河，必向下游偏移
渡河位移最小
L
v船
v水
v水
A
v
B
船向下游偏移最小
使合速度v与分速度v水夹角α最大
分速度v水大小方向均确定
分速度v船大小确定，方向不定
问题简化为：
α
如图可知，当 时，α最大
此时
船的合速度
船的合位移
l
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小结
时间最短
航线最短
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第一次所用时间
第二次所用时间
两次渡河的位移大小为
两次渡河所用时间之比
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某小船在河宽为 d ，水速恒定为 v 的河中渡河，第一次用最短时间从渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v1，所用时间为t1；第二次用最短航程渡河从同一渡口向对岸开去，此时小船在静水中航行的速度为v2，所用时间为t2，结果两次恰好抵达对岸的同一地点，则
D
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如图所示，一艘轮船正在以4 m/s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河，河中各处水流速度都相同，其大小为v1＝3 m/s，行驶中，轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同。某时刻发动机突然熄火，轮船牵引力随之消失，轮船相对于水的速度逐渐减小，但船头方向始终未发生变化。求：
(1)发动机未熄火时，轮船相对于静水行驶的速度大小；
(2)发动机熄火后，轮船相对于河岸速度的最小值。
(1) 5 m/s
(2) 2.4 m/s
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课堂总结
1. 曲线运动的描述
平面内运动可使用平面直角坐标系
物体合运动与分运动的关系：
等时性，独立性，等效性，同体性，矢量性
判断合运动为直线或曲线运动：
物体运动初速度与加速度方向是否共线
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2. 小船渡河
1) 渡河时间最短
船头垂直河岸渡河
2) 渡河位移最小
船可以垂直河岸渡河
船不能垂直河岸渡河
2-运动的合成与分解作业
1-曲线运动（12道选择题，回顾知识、自愿完成）
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作业
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谢谢！