5.2-1运动合成与分解－2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册学案（word含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2-1运动合成与分解－2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册学案（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 540.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-06 08:01:29 | ||
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文档简介
第2节 运动的合成与分解
第1课时
【学习目标】
1．理解合运动、分运动的概念，掌握运动的合成与分解的方法．
2．经历蜡块运动的探究过程，体会研究曲线运动的方法——运动的合成与分解．
3．通过对合运动和分运动的分析，体会等效替代的思想在物理学中的应用．
【问题导入】
在一端封闭、长约 1 m 的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体 A，将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧（图甲）。把玻璃管倒置（图乙），蜡块 A 沿玻璃管上升。如果在玻璃管旁边竖立一把刻度尺，可以看到，蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做匀速直线运动。
(1)在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动（图丙），分析蜡块的运动情况。
(2)如果将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀加速移动，若玻璃管内壁是光滑的，蜡块的轨迹又是怎样的？
【知识梳理】
一、平面运动的实例
1．蜡块的位置：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计时，则在时刻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．蜡块的速度：速度的大小v＝，速度的方向满足 tan θ＝。
3．蜡块运动的轨迹：是一条过原点的直线，关系式为 y＝x。
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，叫运动的合成；已知合运动求分运动的过程，叫运动的分解．
3．遵循的法则：平行四边形定则或矢量三角形
三、互成角度的两个直线运动的合运动性质和轨迹的判断
两个互成角度的分运动
合运动的性质
两个匀速直线运动
匀速直线运动
一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动
匀变速曲线运动
两个初速度为零的匀加速直线运动
匀加速直线运动
两个初速度不为零的匀变速直线运动
如果v合与a合共线，为匀变速直线运动
如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动
【学习过程】
任务一：理解运动的合成与分解
[例1] 某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是015m，自动扶梯与水平的夹角为30o，自动扶梯前进的速度是0．76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼。哪位顾客先到达楼上?如果该楼层高4．56m，甲上楼用了多少时间?
[变式训练1] 2012年1月底，欧洲东部一些国家受到近年来最严重的暴风雪袭击，当局不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资．直升机空投物资时，可以停留在空中不动，设投出的物资离开飞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．若飞机停留在离地面100 m高处空投物资，由于风的作用，使降落伞和物资获得1 m/s的水平向北的速度，求：
(1)物资在空中运动的时间；(2)物资落地时速度的大小；
(3)物资在下落过程中水平方向移动的距离．
答案：(1) 20 s (2) m/s (3)20 m
任务二：两个直线运动的合运动分析
[例2]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 ( )
答案：C
[变式训练2-1]一质点在水平面内运动，在水平面内沿相互垂直的方向建立xOy直角坐标系，质点在x、y两方向上的速度图像分别如图所示，则以下说法错误的是( )
A．该质点做匀变速直线运动
B．该质点做匀变速曲线运动
C．t=1 s时，质点速度的大小为2．5 m/s
D．t=2 s时，质点位移的大小为5 m
答案： A
【巩固训练】
1．炮筒与水平方向成30o角，炮弹从炮口射出时的速度大小是800m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大？
2. 在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动。随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动。速度减小到一定值后便不再减小，跳伞员以这一速度做匀速运动，直至落地。无风时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5 m/s。现在有风，运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同，并且风使他以4 m/s 的速度沿水平方向运动。跳伞员将以多大速度着地？画出速度合成的图示。
3. 一艘炮舰沿河由西向东行驶，在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标，射击方向应直接对准目标，还是应该偏东或偏西一些？作俯视图，并说明理由。
4. 在图5.2-1 的实验中， 假设从某时刻（t ＝ 0）开始，红蜡块在玻璃管内每1 s 上升的距离都是10 cm，与此同时，玻璃管向右沿水平方向匀加速平移，每1 s 内的位移依次是4 cm、12 cm、20 cm、28 cm。在图5.2-7 所示的坐标系中，y 表示蜡块在竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t ＝ 0 时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t 等于1 s、2 s、3 s、4 s 时蜡块的位置，并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。
5. 汽艇以18 km/h 的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500 m。设想河水不流动，汽艇驶到对岸需要多长时间？如果河水流速是3.6 km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？
【答案】
1．vx＝400m/s， vy＝400m/s
2．v＝6.4m/s，
3．炮弹的实际速度方向指向北岸的目标方向，该速度v是船的速度v1与射击速度v2的合速度，根据平行四边形可知，射击的方向偏向目标的西侧。
4．
5．100s 100s 100m
第1课时
【学习目标】
1．理解合运动、分运动的概念，掌握运动的合成与分解的方法．
2．经历蜡块运动的探究过程，体会研究曲线运动的方法——运动的合成与分解．
3．通过对合运动和分运动的分析，体会等效替代的思想在物理学中的应用．
【问题导入】
在一端封闭、长约 1 m 的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体 A，将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧（图甲）。把玻璃管倒置（图乙），蜡块 A 沿玻璃管上升。如果在玻璃管旁边竖立一把刻度尺，可以看到，蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做匀速直线运动。
(1)在蜡块匀速上升的同时，将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动（图丙），分析蜡块的运动情况。
(2)如果将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀加速移动，若玻璃管内壁是光滑的，蜡块的轨迹又是怎样的？
【知识梳理】
一、平面运动的实例
1．蜡块的位置：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计时，则在时刻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．蜡块的速度：速度的大小v＝，速度的方向满足 tan θ＝。
3．蜡块运动的轨迹：是一条过原点的直线，关系式为 y＝x。
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，叫运动的合成；已知合运动求分运动的过程，叫运动的分解．
3．遵循的法则：平行四边形定则或矢量三角形
三、互成角度的两个直线运动的合运动性质和轨迹的判断
两个互成角度的分运动
合运动的性质
两个匀速直线运动
匀速直线运动
一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动
匀变速曲线运动
两个初速度为零的匀加速直线运动
匀加速直线运动
两个初速度不为零的匀变速直线运动
如果v合与a合共线，为匀变速直线运动
如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动
【学习过程】
任务一：理解运动的合成与分解
[例1] 某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是015m，自动扶梯与水平的夹角为30o，自动扶梯前进的速度是0．76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼。哪位顾客先到达楼上?如果该楼层高4．56m，甲上楼用了多少时间?
[变式训练1] 2012年1月底，欧洲东部一些国家受到近年来最严重的暴风雪袭击，当局不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资．直升机空投物资时，可以停留在空中不动，设投出的物资离开飞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．若飞机停留在离地面100 m高处空投物资，由于风的作用，使降落伞和物资获得1 m/s的水平向北的速度，求：
(1)物资在空中运动的时间；(2)物资落地时速度的大小；
(3)物资在下落过程中水平方向移动的距离．
答案：(1) 20 s (2) m/s (3)20 m
任务二：两个直线运动的合运动分析
[例2]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 ( )
答案：C
[变式训练2-1]一质点在水平面内运动，在水平面内沿相互垂直的方向建立xOy直角坐标系，质点在x、y两方向上的速度图像分别如图所示，则以下说法错误的是( )
A．该质点做匀变速直线运动
B．该质点做匀变速曲线运动
C．t=1 s时，质点速度的大小为2．5 m/s
D．t=2 s时，质点位移的大小为5 m
答案： A
【巩固训练】
1．炮筒与水平方向成30o角，炮弹从炮口射出时的速度大小是800m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大？
2. 在许多情况下，跳伞员跳伞后最初一段时间降落伞并不张开，跳伞员做加速运动。随后，降落伞张开，跳伞员做减速运动。速度减小到一定值后便不再减小，跳伞员以这一速度做匀速运动，直至落地。无风时某跳伞员竖直下落，着地时速度是5 m/s。现在有风，运动员在竖直方向的运动情况与无风时相同，并且风使他以4 m/s 的速度沿水平方向运动。跳伞员将以多大速度着地？画出速度合成的图示。
3. 一艘炮舰沿河由西向东行驶，在炮舰上发炮射击北岸的目标。要击中目标，射击方向应直接对准目标，还是应该偏东或偏西一些？作俯视图，并说明理由。
4. 在图5.2-1 的实验中， 假设从某时刻（t ＝ 0）开始，红蜡块在玻璃管内每1 s 上升的距离都是10 cm，与此同时，玻璃管向右沿水平方向匀加速平移，每1 s 内的位移依次是4 cm、12 cm、20 cm、28 cm。在图5.2-7 所示的坐标系中，y 表示蜡块在竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t ＝ 0 时蜡块位于坐标原点。请在图中标出t 等于1 s、2 s、3 s、4 s 时蜡块的位置，并用平滑曲线描绘蜡块的轨迹。
5. 汽艇以18 km/h 的速度沿垂直于河岸的方向匀速向对岸行驶，河宽500 m。设想河水不流动，汽艇驶到对岸需要多长时间？如果河水流速是3.6 km/h，汽艇驶到对岸需要多长时间？汽艇在对岸何处靠岸？
【答案】
1．vx＝400m/s， vy＝400m/s
2．v＝6.4m/s，
3．炮弹的实际速度方向指向北岸的目标方向，该速度v是船的速度v1与射击速度v2的合速度，根据平行四边形可知，射击的方向偏向目标的西侧。
4．
5．100s 100s 100m