资源简介

第5章 抛体运动
第2节 运动的合成与分解
教学内容分析
《运动的合成与分解》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修2模块中“曲线运动与万有引力定律”主题下的内容，课程标准要求为：“体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。”本节要让学生建立起运动的合成与分解的思想，并用这种思想处理简单的平面运动，为研究平抛运动和斜抛运动打好基础.本节内容是学生从定量研究直线运动规律进入定量研究曲线运动规律的转折点。通过本节的学习研究，学生要学会用平面坐标系描述曲线运动，并通过运动的合成与分解，把复杂运动分解成几个简单的分运动，再通过研究分运动的性质来确定物体实际运动的性质和轨迹，进一步研究复杂的曲线运动.
学情分析
学生从生活经验已经知道小船渡河时即使船头垂直河岸，船将到达河下游，这种生活经验没有上升到理论认识的高度，对合运动和分运动没有正确的认识。高一学生喜爱物理实验，喜欢进行探究和动手操作，具有好奇心和求知欲，要让学生观察蜡块在玻璃管中的不同运动情形，在实验观察基础上了解分运动和合运动，感悟要由矢量运算法则求合运动规律。
教学目标
学生能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.
学生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.
学生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，并能运用该思想解决类似的简单问题。
教学重难点
教学重点：理解运动的合成与分解思想
教学难点：从分运动求合运动或从合运动求分运动
教学方法：讲授法、演示实验、启发式教学、谈话法
教学过程
新课引入
播放视频1：船在静止的河水中划行，船头垂直河岸方向运动。
播放视频2：河水以不变的速度流动，船头垂直河岸划行.
船头垂直河岸运动
问题1：河水不流动，船到达河对岸哪个位置？
问题2：河水流动，船将到达对岸哪个位置？
问题3：河水流动，为什么船无法到达河正对岸？当河水流动时，以地面为参考系，船的速度大小如何计算？船的速度方向如何？
新课教学
一个平面运动的实例
教师介绍“观察蜡块的运动”实验装置：玻璃管长度约1m，内装有水，封存一个圆柱形蜡块。
演示实验1：蜡块位于玻璃管顶部，手持玻璃管，迅速将玻璃管倒置，观察蜡块在玻璃管内的运动的情况。
问题1：蜡块在玻璃管内做什么运动？
蜡块的密度略小于水的密度，倒立玻璃管后，蜡块先做加速运动。随着速度增大，蜡块受到水的阻力增大，当阻力、浮力和蜡块重力合力为零时，蜡块将做匀速直线运动。蜡块加速运动时间较短，建立模型可忽略加速运动阶段，认为倒立玻璃管后蜡块在玻璃管内立即做匀速直线运动。

蜡块受力平衡做匀速直线运动 演示实验3蜡块的运动轨迹
演示实验2：蜡块在玻璃管顶部静止，手持玻璃管在水平方向做匀速直线运动.
演示实验3：蜡块初始位于玻璃管顶部，迅速将玻璃管倒置，同时人手持玻璃管在水平做匀速直线运动。观察蜡块的运动轨迹.
问题2：演示实验2中，蜡块的轨迹是什么形状？轨迹在哪个方向？蜡块的速度在哪个方向？速度变化吗？
问题3：演示实验3中，蜡块的轨迹是什么形状？蜡块的速度方向如何？若玻璃管水平运动速度为vx，蜡块在玻璃管内沿竖直方向运动速度为vy，如何计算蜡块的速度大小？
以蜡块初始位置为坐标原点O，水平方向建立Ox轴，沿竖直方向建立Oy轴。
蜡块的速度大小：

速度方向与水平方向夹角为θ，有tanθ=
在t时刻，水平位置x=vxt， 竖直位置y=vyt
轨迹：
问题4：若玻璃管在水平方向做匀加速直线运动，蜡块的速度方向变化吗？轨迹是直线还是曲线？
演示实验4 播放录制的视频
将玻璃管固定在气垫导轨的滑块上，使得蜡块位于玻璃管底部。气垫导轨调节至水平，轻绳一端连接滑块，跨过定滑轮连接重物。释放重物后，滑块在水平方向上做匀加速直线运动。
vy v
θ
vx
演示实验4蜡块的轨迹 vx增大，θ角减小，轨迹为曲线
蜡块在水平方向上做匀加速直线运动，水平速度vx增大，合速度方向与水平方向夹角正切值tanθ= 增大，夹角θ增大，即速度方向变化，蜡块做曲线运动。
运动的合成与分解
合运动和分运动互为等效替代，几个分运动的效果与合运动效果相同，分运动与合运动时间相同。运动的合成与分解遵从平行四边形定则.
运动的合成与分解是研究运动的重要方法，将复杂的曲线运动变为两个直线运动的合成(矢量加法)，提供一种解决复杂运动问题的思路.运动的合成与分解适用于任何运动(包括直线运动)，用不同视角分析同一问题是重要的科学方法.
问题1：物块静止在地面.某同学将其视作向东方向5m/s和向西5m/s的两个匀速直线运动的合运动.如何评价该同学的观点?
问题2：竖直上抛运动能看作初速度为v0向上的匀速直线运动和自由落体运动的合运动吗？
问题3：若将玻璃管与水平方向成α角放置，倒置后，手持玻璃管在水平方向以v1运动，试作图求蜡块的合速度方向，蜡块相对于玻璃管的速度为v2。
v2 v

α v1
例题 船在流动的河水中始终保持船头朝正前方驶向对岸.
(1)船会在对岸的正前方到达，还是会偏向上游或下游?
(2)若不能到达正对岸，船头朝哪个方向能垂直到达河对岸？已知水平速度为v水，船在静水中的速度为v静。
解：(1)船到达河对岸下游位置
(2)船头斜向上游，与垂直河岸方向夹角为α，有sinα= .
作业：教材第9页“练习与应用”第2、3、5题。
板书设计
§2 运动的合成与分解
蜡块的运动
蜡块的速度
蜡块的位置
轨迹方程： 直线
二、运动的合成与分解 v1 v
1.合运动和分运动：等时性、等效性
2.法则：平行四边形等则 v2
教学反思
学生喜欢动手操作，具有好奇心，喜爱物理实验，本节课教学要充分准备好蜡块在玻璃管内的运动演示实验，让学生在观察的基础上认识到蜡块的合速度方向与玻璃管的运动速度和蜡块相对于玻璃管的速度有关系，可由平行四边形定则求出合速度大小和方向，理解运动的合成与分解思想，为平抛运动的学习打好基础。

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