运动的合成与分解 教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学设计

课程基本信息学科高中物理年级高一学期秋季课题§5.2运动的合成与分解教学目标1．通过实验探究，认识合运动与分运动，知道合运动与分运动的特点。2．通过实例分析，初步掌握运动的合成与分解，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。教学内容教学重点：1．通过实验，探究物体在平面内运动问题的研究方法。2．理解合运动与分运动的特点，掌握运动的合成与分解的方法。教学难点：1．合运动和分运动的关系的理解。2．运动的合成与分解方法的实际应用。教学过程一、课题引入问题1：小船在河中始终保持船头朝正前方划向对岸，船会到达对岸什么位置？（观看小船渡河视频）问题2：骑士骑在奔驰的骏马上张弓瞄准其侧方向的箭靶，如何才能射中箭靶？（观看骑马射箭视频）学生通过观看小船渡河与骑马射箭的视频，思考如何确定类似小船、箭矢这类较为复杂的运动的轨迹和速度？二、新课教学1．一个平面运动的实例观察实验：红蜡块在竖直平面内的运动。思考：实验中蜡块做什么运动，蜡块的运动轨迹如何？探究1：蜡块运动的轨迹我们以蜡块开始匀速运动的位置为原点O，以水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的方向，建立平面直角坐标系（如右图）。设玻璃管向右移动的速度为vx，蜡块沿玻璃管上升的速度为vy，在t时刻，蜡块到达位置P，则有：x＝vxt，y＝vyt消去时间t，可得：小结：由于vx、vy都不随时间改变，是常量，所以，即代表一条过原点的直线。所以蜡块的运动轨迹是直线。探究2：蜡块运动的速度蜡块沿直线OP运动，从图可以看出，P点速度v是以vx、vy为邻边所做矩形的对角线，根据勾股定理，有，方向：。小结：速度的运算遵循平行四边形定则。（大量实验研究表明）位移、速度、加速度等矢量的运算都遵循平行四边形定则。概念提炼：1．合运动与分运动（1）物体实际发生的运动叫合运动（如蜡块相对屏幕向右上方的运动）。合运动的位移（速度、加速度）叫做合位移（速度、加速度）（2）物体同时参与的几个方向上的运动叫做分运动（如蜡块沿玻璃管向上的运动和随玻璃管向右的运动）。探究3：分运动与合运动的关系在力的合成中我们知道合力和分力的作用效果相同，与此类似，合运动与分运动的运动效果也相同，即合运动与分运动具有等效性。蜡块同时参与水平方向和竖直方向两个运动经时间t到达P点，与直接以速度v沿直线OP运动到P点所用时间相同，说明合运动与分运动具有等时性。(视频演示等时性)我们在研究蜡块竖直方向沿玻璃管的运动时不需考虑其水平方向的运动；同样在研究蜡块水平方向的运动时也不需考虑其竖直方向的运动，说明分运动之间互不影响，具有独立性。（3）分运动与合运动的关系：等效等时分运动相互独立。2．运动的合成与分解（1）由分运动求合运动的过程叫做运动的合成。（2）由合运动求分运动的过程叫做运动的分解。（3）法则：平行四边形定则、三角形定则三、学以致用1．【例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为30°，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（如右图）。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？分析：甲、乙两位顾客在竖直方向上的位移相等，可考虑比较他们在竖直方向的分速度。由竖直方向的位移和竖直方向的速度，可求出上楼所用的时间。解：如图，甲在竖直方向的速度v甲y＝v甲sinθ＝0.76×sin30°m/s＝0.38m/s乙在竖直方向的速度＝0.3m/s因此v甲y>v乙，甲先到楼上。甲比乙先到达楼上，甲上楼用了12s。方法提炼：找准合运动，按照实际运动效果进行分解。2．思考与讨论：在之前的实验中，如果将玻璃管紧贴着屏幕沿水平方向向右匀加速移动，若玻璃管内壁是光滑的，蜡块的轨迹还是一条直线吗？同学猜想：轨迹应是曲线实验验证（视频展示）3．思维拓展：在我们身边，还有着各种各样更为复杂的运动（展示旋转飞椅、荡秋千、投篮、跳远图片），我们都可以运用运动的合成与分解的思想和方法来研究它们。四、课堂小结1．本节课我们主要通过探