运动的合成与分解(上课)

必修二第一章抛体运动§1.2运动的合成与分解一、分运动与合运动【观察与思考】(书P7)1.合运动与分运动(书P7)——如果一个物体实际发生的运动产生的效果跟另外两个运动产生的效果相同，我们就把物体的实际运动叫做这两个运动的合运动，这两个运动叫做这一实际运动的分运动。【讨论与交流】(书P7)如右图，用小锤打击弹性金属片，球1沿水平方向飞出。你发现了什么？从运动产生的效果来看，合运动与分运动是一种什么关系？你能否用自己的话把这种关系表述出来？合运动分运动等效替代§1.2运动的合成与分解一、分运动与合运动【观察与思考】(书P7)2.合运动与分运动的关系：如右图，用小锤打击弹性金属片，球1沿水平方向飞出，同时球2被松开，做自由落体运动。改变小锤打击金属片的作用力，使球1沿水平方向飞出的初速度大小发生变化，重复上述实验。⑴等时性——合运动和分运动经历的时间相等(同时开始、同时进行、同时结束).⑵独立性——一个复杂的运动可以看成是几个独立进行的分运动的合运动.即各分运动独立进行,互不影响.⑶等效性——各分运动的规律叠加起来和合运动的规律等效.§1.2运动的合成与分解二、运动的合成与分解1.运动的合成——已知分运动求合运动.2.运动的分解——已知合运动求分运动.3.“运动的合成与分解”包括：ss2s1v=s/tv2=s2/tv1=s1/t物体的合运动(实际运动)速度叫合速度.……物体的合运动(实际运动)位移叫合位移.……①位移的合成与分解②速度的合成与分解③加速度的合成与分解※运算法则：运动的合成与分解互为逆运算，均遵守平行四边形定则.(若t→0，则该平均速度可视为瞬时速度.)例(书P8)：篮球运动员将篮球向斜上方投出，投射方向与水平方向成60°角。设其出手速度为10m/s。这个速度在竖直方向和水平方向的分速度各是多大？解：篮球斜向上的运动（实际运动）可以看成水平方向和竖直方向的两个分运动的合运动。由平行四边形定则有vvxvy600vx=v·cos60°=10×0.5m/s=5.0m/svy=v·sin60°=10×0.866m/s=8.7m/s§1.2运动的合成与分解三、两直线运动的合运动的性质和轨迹3.两个匀变速直线运动的合运动一定是1.互成角度的两个匀速直线运动的合运动是2.互成角度的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动是⑴若合初速度方向与合加速度方向在同一条直线上时，则是⑵若合初速度方向与合加速度方向不在同一条直线上时，则是vv1v2vv1v2a1vv1v2a1a2avv1v2a1a2a匀速直线运动.匀变速曲线运动.匀变速运动．匀变速直线运动.(a合与v合共线)匀变速曲线运动(a合与v合不共线)．练(书P9/2).判断下列说法是否正确。为什么？⑴两个不在同一直线上的匀速直线运动的合运动一定是直线运动。⑵两个直线运动的合运动一定是曲线运动。vv1v2√讨论：①互成角度的两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动.②互成角度的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速曲线运动.③互成角度的两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动.v1v2a1v图②aa1a2图③×练(书P9/2).判断下列说法是否正确。为什么？⑵两个直线运动的合运动一定是曲线运动。⑶两个直线运动的合运动可能是直线运动。⑷两个直线运动的合运动可能是曲线运动。√讨论：④互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动——a.若合初速度方向与合加速度方向在同一条直线上时，合运动一定是b.若合初速度方向与合加速度方向不在同一条直线上时，合运动一定是vv1v2a1a2a图④avv1v2a1a2a图④b√×匀变速直线运动.匀变速曲线运动.三、两个互相垂直分运动的合成合运动的性质取决于两个分运动的合初速度和合外力的关系va(F合)va(F合)va(F合)匀速v1匀速v2va1=0a2=0a=0匀速v1匀加速v2va1=0a2(a)v1=0匀加速aa1a2v=0v2=0匀加速匀速v=0匀加速v1v2va2a1a匀加速匀加速匀加速a2a1a曲线曲线F合(a)跟v在同一直线上直线运动F合(a)恒定→匀变速直线运动F合(a)变化→变加速直线运动F合(a)跟v不在同一直线上曲线运动F合(a)恒定→匀变速曲线运动F合(a)变化→变加速曲线运动※决定物体运动状态的关键因素是什么？物体运动状态由F合(a合)、v0及其夹角θ共同决定.§1.2运动的合成与分解小结：①判断直线还是曲线运动关键看F合(a合)与v是否共线；②判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定.§1.2运动的合成与分解四、曲线运动的一般分析方法一些常见的曲线运动如抛体运动，往往可以分解为两个方向上的直线运动，只要分别研究这两个方向上的受力情况及运动情况，就可以知道复杂的曲线运动的规律。(书P9最后一段及P7第一段.)化曲为直、化繁为简初速度不为零的匀加速直线运动，可以看成在同一直线上哪两个分运动的合运动？【讨论与交流】（书P9）答：初速度不为零的匀变速直线运动可以看成是同一直线上的以初速度大小做匀速直线运动和初速度为零的匀变速直线运动的合运动。02012tvvatsvtat1010vvsvt22212vatsat分运动一：匀速直线运动分运动二：初速为零的匀加速直线运动初速不为零的匀加速直线运动练(书P9/1).艇在静水中航行的速度是10km/h，当它在流速是2km/h的河水中向着垂直于河岸的方向航行时，合速度的大小和方向怎样？v水v艇v合解：设艇的速度为v艇，水流速度为v水，据平行四边形定则有222210/10.2/kmhkmhvvv2合水艇设合速度方向与水流速度的方向成α，则1an52t0vv艇水查数学用表得α=79°α练(书P9/3).如图所示的房屋瓦面与水平面成30°角，一物体从瓦面上滚下，离开瓦面时速度大小为6.0m/s，求这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大？vvxvy30°解：设水平方向和竖直方向的分速度分别为vx、vy，据平行四边形定则有vx=v·cos30°=6.0×0.86m/s=5.16m/svy=v·sin30°=6.0×0.5m/s=3.0m/s小船过河问题设船在静水中的速度为v1，水流速v2，河宽为ddS1S2SV2V1VdS1S2SV2V1V①最短时间：dtmin=d/v1②最短位移：α当v1v2时V2V1VSα当v1v2时cosα=v2/v1cosα=v1/v2minSd2min1vSdv渡河问题设河宽为ｄ，船在静水中速度为ｖ1，水流的速度为ｖ2。1.当θ=90o时，渡河时间最短，t=d/v1.即船头必须垂直河岸；(1)若ｖ1＞ｖ2，则当θ＝arccosv2/v1,时，渡河位移最小为d；即船头必须指向河岸上游方向,使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽.(2)若V1＜V2，则当θ＝arccosv1/v2时，渡河位移最小为s=d/cosθ=v2d/v1.即只有当V1⊥V合时，过河的位移最小.2.要使过河的位移最短：【例题】小船在200米宽的河中横渡,水流速度为v1＝2m/s,船在静水中的速度是v2＝4m/s,求:⑴如果要求船划到对岸时间最短，则船头应指向什么方向？最短时间是多少？航程是多少？⑵如果要求船划到对岸航程最短，则船头应指向什么方向？最短航程是多少？所用时间多少？分析1：时间最短2v1vvd解1:当船头垂直河岸时，所用时间最短ssvdt5042002smmvvvs2042222221mmvtX2245020•最短时间•此时合速度此时航程分析2:航程最短2v1vvθd解2、当船头指向斜上游，与岸夹角为θ时，合运动垂直河岸，航程最短，数值等于河宽220米。即船头指向斜上游与岸夹角为60°214221vvsmsmvvv1224222122ssvdt7.5712200过河时间合速度则cosθ=（θ=60°）dABD′C′练(书P9/4).小船在静水中以恒定的速度运动，现小船要渡过一条小河流，渡河时小船的船头始终向对岸垂直划行。已知河中心附近水流的速度逐渐增大。相对于河水的恒定流速，小船渡河时间（）A.增大B.减少C.不变D.无法确定C/tABv船∵河宽AB、v船不变，∴t不变./tADv水∵v水、AD均变大，∴t不确定./tACv合∵v合、AC均变大，∴t不确定.v艇v′v′水合dABDCv水v艇v合合运动与分运动的等时性、独立性.拉船问题(连带运动问题)例1：如图，车拉船运动，车速为v，当绳与水平方向成α时，船速v’是多少？vαV，v研究对象：绳与船接触的点。原因：此点既在绳上又在船上。在船上，是实际运动（合运动）。在绳上，同时参与两个分运动。2.绕滑轮的旋转运动因为连带运动问题:沿绳（杆）方向的分速度相同所以v’=v/cosα1.沿绳方向的收缩运动α增大v’增大αV，v匀速研究对象：绳与车接触的点。原因：此点既在绳上又在车上。在绳上，参与两个分运动。在车上，是实际运动（合运动）。v1v2V1vθV1变大例2:汽车以速度V匀速行驶，当汽车到达P点时，绳子与水平方向的夹角为θ，此时物体M的速度大小是多少？物体上升的速度随时间怎样变化的?解：V1=Vcosθθ减小拉船问题(连带运动问题)V1VP1．关于运动的合成，下列说法中正确的是()A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大B．两个速度不等不在一条直线上的匀速直线运动的合运动，一定是匀速直线运动C.两个分运动是直线运动的合运动，一定是直线运动D两个分运动的时间，一定与它们的合运动的时间相等BD2．小船在静水中的速度是v，今小船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，若航行至河的中心时，水流速度突然增大，则渡河时间将()A．增大B．减小C．不变D．无法确定C3：关于运动的合成，下列说法中正确的是（）A、两个直线运动的合运动一定是直线运动；B、合运动的位移是分运动位移的矢量和；C、合运动的速度一定大于其中一分运动的速度；D、合运动的时间一定是分运动的时间之和B4.如图,在不计滑轮摩擦和绳子质量的情况下,当小车匀速向右运动时,物体A的受力情况是()A.绳的拉力大于重力,A处于超重状态B.绳的拉力小于重力,A处于失重状态C.绳的拉力等于重力D.绳的拉力先大于重力,后小于重力AA