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高一下學期物理人教版2019必修第二冊課件 5.2 課時1 運動的合成與分解(共20張PPT)

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高一下學期物理人教版2019必修第二冊課件 5.2 課時1 運動的合成與分解(共20張PPT)

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(共20張PPT)
5.2 課時1 運動的合成與分解
1. 探究合運動與分運動的關系。
2. 利用平面直角坐標系定量研究蠟塊運動的速度、位移和軌跡。
3. 探究合運動的性質和軌跡。
4. 應用運動的合成與分解研究曲線運動。
x/m
0
30
20
10
40
對于直線運動中,建立一維坐標,據運動規律,就可以確定任意時刻的位置,進而知道它的運動軌跡。
如果研究復雜的運動,我們怎么辦呢?
本節所學的運動的合成與分解是解決這一問題的基本方法。
演 示
觀察紅蠟塊的運動
一、紅蠟塊在平面內的運動
在這個實驗中,蠟塊既向上做勻速運動,又由于玻璃管的移動向右做勻速直線運動,而以黑板為背景我們則看到蠟塊向右上方運動。
那么我們該如何從合成與分解的角度來分析紅蠟塊的運動呢?
(1)水平分運動:蠟塊隨管向右做的勻速直線運動。
(2)豎直分運動:蠟塊相對管向上做的勻速直線運動。
合運動:紅蠟塊相對黑板斜向右上方的運動。
紅蠟塊參與的隨玻璃管向右的運動,以及紅蠟塊在玻璃管中上升的運動可視為兩個“分運動”。
在黑板的背景前我們看到蠟塊相對黑板是向右上方運動的,這是紅蠟塊的實際運動,我們可稱之為“合運動”
那么,蠟塊向右上方的這個運動是什么樣的運動呢?
我們可以通過實驗,采用描跡法進行研究。
蠟塊做直線運動
二、理論分析紅蠟塊的運動
以蠟塊開始勻速運動的位置為原點 O,以水平向右的方向和豎直向上的方向分別為 x軸和 y 軸的方向,建立平面直角坐標系。
蠟塊的位置
V
Vx
Vy
O
蠟塊的位置P的坐標:
x = vx t
y = vy t
1.建立坐標系
2.蠟塊運動的軌跡
x = vx t
y = vy t
在數學上,關于 x、y 兩個變量的關系式可以描述
一條曲線(包括直線)。
y =
上面 x、y 的表達式中消去變量 t, 這樣就得到:
由于vx 和vy 都是常量,所以也是常量
代表的是一條過原點的直線,也就是說,蠟塊的運動軌跡是直線。
從計時開始到時刻t,蠟塊運動位移的大小是
3.蠟塊運動的位移
位移的方向
蠟塊的位置
V
Vx
Vy
O

vx
vy
4.蠟塊運動的速度
蠟塊的位置
V
Vx
Vy
O
如圖所示:速度 v 與vx 、vy 的關系可根據勾股定理寫出它們之間的關系:
v = vx2 + vy2

vx
vy
根據三角函數的知識
三、運動的合成與分解
1.合運動和分運動
(1)合運動:物體實際的運動叫合運動。
(2)分運動:物體同時參與合成運動的運動叫分運動。
2.合運動和分運動的關系
(1)合運動和分運動具有同時性;
(2)各分運動具有獨立性,彼此獨立,互不干擾;
(3)合運動與分運動必須對同一物體;
(4)合運動與分運動在效果上是等效替代的關系。
(1)由分運動求合運動的過程叫運動的合成。
(2)由合運動求分運動的過程叫運動的分解。
3.運動的合成與分解
4.運動的合成與分解即為描述運動的物理量的合成與分解都遵守平行四邊形定則。
位移合成與分解
速度合成與分解
加速度合成與分解
x
x2
x1
v
v2
v1
a
a2
a1
【例題】某商場設有步行樓梯和自動扶梯,步行樓梯每級的高度是 0.15 m,自動扶梯與水平面的夾角為 30°,自動扶梯前進的速度是 0.76 m/s。有甲、乙兩位顧客,分別從自動扶梯和步行樓梯的起點同時上樓,甲在自動扶梯上站立不動,乙在步行樓梯上以每秒上兩個臺階的速度勻速上樓(如圖所示)。哪位顧客先到達樓上?如果該樓層高4.56 m,甲上樓用了多少時間?
分析: 甲、乙兩位顧客在豎直方向上的位移相等,可考慮比較他們在豎直方向的分速度。由豎直方向的位移和豎直方向的速度,可求出上樓所用的時間。
解:如圖所示,甲在豎直方向的速度
v甲y=v甲sinθ = 0.76 ×sin 30°m/s=0.38 m/s
乙在豎直方向的速度
因此 v甲y > v 乙 ,甲先到樓上。 v乙= m/s=0.3m/s
t甲= = s=12 s
甲比乙先到達樓上,甲上樓用了 12 s。
30°
v甲y

v甲
思考與討論:在如圖所示的實驗中,如果將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向向右勻加速移動,若玻璃管內壁是光滑的,蠟塊的軌跡還是一條直線嗎?
蠟塊的軌跡不再是一條直線,而是大致如圖所示的曲線。
y
x
這是因為蠟塊參與了豎直方向上的勻速直線運動和水平方向上的勻加速直線運動,合力的方向水平向右,而軌跡的彎曲大致指向合力的方向,軌跡上每一點的切線方向表示速度的方向,開始的初速度豎直向上,所以彎曲的方向向右。
1.如圖所示,蠟塊在豎直玻璃管內的水中勻速上升,速度為v。若在蠟塊從A點開始勻速上升的同時,玻璃管從AB位置由靜止開始水平向右做勻加速直線運動,加速度大小為a,則蠟塊的實際運動軌跡可能是圖中的(  )。
A.直線P B.曲線Q
C.曲線R D.無法確定
B
2.一物體在xOy平面內從坐標原點開始運動,沿x軸和y軸方向運動的速度v隨時間t變化的圖像分別如圖1、2所示,則物體在0~t0時間內(  )。
 圖1    圖2     圖3    圖4
A.做勻變速直線運動
B.做變加速曲線運動
C.運動的軌跡可能如圖3所示
D.運動的軌跡可能如圖4所示
C
3.(多選)如圖1所示,在雜技表演中,猴子沿豎直桿向上運動,其v-t圖像如圖2所示。人頂桿沿水平地面運動的x-t圖像如圖3所示。若以地面為參考系,下列說法正確的是(  )。
 圖1    圖2     圖3
A.猴子的運動軌跡為直線 B.猴子在2 s內做勻變速曲線運動
C.t=0時猴子的速度大小為8 m/s D.t=2 s時猴子的加速度大小為4 m/s2
BD

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