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2019-2020年高中物理 運(yùn)動的合成與分解2教案 新人教版必修1 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識方面的要求： (1)了解曲線運(yùn)動的特點(diǎn)，速度方向時刻在變，因此曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動； (2)了解曲線運(yùn)動的條件：合外力與速度不在同一條直線上； (3)根據(jù)學(xué)生理解能力，可將曲線運(yùn)動的條件深化，即平行速度的力只改變速度大小；垂直速度的力只改變速度方向，可根據(jù)力的效果將合外力沿速度方向和垂直速度方向分解； (4)了解合運(yùn)動、分運(yùn)動，掌握運(yùn)動的合成與分解法則——平行四邊形法則； (5)由分運(yùn)動的性質(zhì)及特點(diǎn)綜合判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡。 2．通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，有關(guān)教學(xué)軟件，并聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際總結(jié)概括出曲線運(yùn)動的速度方向，曲線運(yùn)動的條件，以及用運(yùn)動的合成與分解處理復(fù)雜運(yùn)動的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，分析概括推理能力，并激發(fā)學(xué)生興趣。 3．滲透物理學(xué)方法的教育。研究船渡河運(yùn)動，假設(shè)水不流動，可以想象出船的分運(yùn)動；又假設(shè)船發(fā)動機(jī)停止工作，可想象出船只隨水流而動的另一分運(yùn)動。培養(yǎng)學(xué)生的想象能力和運(yùn)用物理學(xué)抽象思維的基本方法。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握曲線運(yùn)動為什么是變速運(yùn)動，理解曲線運(yùn)動的條件及運(yùn)動的合成與分解法則； 2．已知兩個分運(yùn)動的性質(zhì)特點(diǎn)，判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡，學(xué)生不容易很快掌握，是教學(xué)的難點(diǎn)，解決難點(diǎn)的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生把每個分運(yùn)動的初始值(包括初速度、加速度以及每個分運(yùn)動所受的外力)進(jìn)行合成，最終還是用合運(yùn)動的初速度與合外力的方向關(guān)系來判斷。 三、教具 1．乒乓球、小鐵球、細(xì)繩。 2．斜槽、條形磁鐵、鐵球、投影儀、計算機(jī)軟盤、彩電。 四、主要教學(xué)過程 (一)引入新課 機(jī)械運(yùn)動可以劃分為平動和轉(zhuǎn)動，而平動又可以劃分為直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動，所以曲線運(yùn)動屬于平動形式，做曲線運(yùn)動的物體仍然可以看成一個質(zhì)點(diǎn)，曲線運(yùn)動比直線運(yùn)動更為普遍。例如，車輛拐彎；月球繞地球約27天轉(zhuǎn)一圈；地球繞太陽約一年轉(zhuǎn)一周；太陽繞銀河系中心約2.2億年轉(zhuǎn)一周。 (二)教學(xué)過程設(shè)計 1．曲線運(yùn)動中速度的方向 因?yàn)榍€運(yùn)動中速度方向連續(xù)發(fā)生變化，我們很難直觀物體在某時刻的速度方向?？梢栽O(shè)想如果某時刻的速度方向不再發(fā)生變化，物體將沿該時刻的速度方向做勻速直線運(yùn)動。然后聯(lián)系實(shí)際引導(dǎo)學(xué)生想象幾種現(xiàn)象。 (1)讓學(xué)生回答，繩拉小球在光滑的水平面上做圓周運(yùn)動，當(dāng)繩斷后小球?qū)⒀厥裁捶较蜻\(yùn)動？(沿切線方向飛出)然后引導(dǎo)學(xué)生分析原因：繩斷后小球速度方向不再發(fā)生變化，由于慣性，從即刻起小球做勻速直線運(yùn)動，沿切線飛出。 (2)教材內(nèi)容：砂輪磨刀使火星沿切線飛出，引導(dǎo)學(xué)生分析原因：被磨掉的熾熱微粒速度方向不再改變，由于慣性以分離時的速度方向做勻速直線運(yùn)動。又如，讓撐開的帶有雨滴的雨傘旋轉(zhuǎn)，雨滴沿傘邊切線方向飛出(與上例同理)。 (3)在想象與分析的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)得出：曲線運(yùn)動中，速度方向是時刻改變的，在某時刻的即時速度方向在曲線的這一點(diǎn)的切線方向上。并引導(dǎo)學(xué)生注意到：曲線運(yùn)動中速度的大小和方向可能同時變化，但變化的方向是一定改變的，速度是矢量，方向一定變，速度就一定變，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。 2．曲線運(yùn)動的條件 曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，由牛頓第二定律分析可知，速度的變化一定產(chǎn)生加速度，而加速度必然由外力引起，加速度與合外力成正比并且方向相同。隨后提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考。 (1)如果合外力與速度在同一直線上，物體將做什么樣的運(yùn)動？(變速直線運(yùn)動) (2)繩拉小球在光滑水平面上做速度大小不變的圓周運(yùn)動，繩子的拉力T起什么作用？(改變速度方向) (3)演示實(shí)驗(yàn)(用投影儀或計算機(jī)軟件)：讓小鐵球從斜槽上滾下，小球?qū)⒀刂本€OO′運(yùn)動。然后在垂直O(jiān)O′的方向上放條形磁鐵，使小球再從斜槽上滾下，小球?qū)⑵x原方向做曲線運(yùn)動。又例如讓小球從桌面上滾下，離開桌面后做曲線運(yùn)動。 (4)觀察實(shí)驗(yàn)后引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)如下： ①平行速度的力改變速度大?。? ②垂直速度的力改變速度的方向； ③不平行也不垂直速度的外力，同時改變速度的大小和方向； ④引導(dǎo)學(xué)生得出曲線運(yùn)動的條件：合外力與速度不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動。 3．運(yùn)動的合成和分解 物體的運(yùn)動往往是復(fù)雜的，對于復(fù)雜的運(yùn)動，常?？梢园阉鼈兛闯蓭讉€簡單的運(yùn)動組成的，通過研究簡單的運(yùn)動達(dá)到研究復(fù)雜運(yùn)動的目的。 (1)通過演示實(shí)驗(yàn)和聯(lián)系船渡河實(shí)際，給出合運(yùn)動、分運(yùn)動的概念。 ①把注滿水的乒乓球用細(xì)繩系住另一端固定在B釘上，乒乓球靜止在A點(diǎn)，畫出線段BB′且使AB≈BB′(方向任意)，用光滑棒在B點(diǎn)附近從左向右沿BB′方向勻速推動吊繩，提示學(xué)生觀察乒乓球?qū)嶋H運(yùn)動的軌跡是沿AB′方向，幫助學(xué)生分析這是因?yàn)槠古仪蛲瑫r參與了AB方向和BB′方向的勻速直線運(yùn)動的結(jié)果，而這兩個分運(yùn)動的速度都等于棒的推動速度。小球沿豎直方向及沿BB′方向的運(yùn)動都是分運(yùn)動；沿AB′方向的是合運(yùn)動。分析表明合運(yùn)動的位移與分運(yùn)動位移遵守平行四邊形法則。 ②船渡河問題：可以看做由兩個運(yùn)動組成。假如河水不流動而船在靜水中沿AB方向行駛，經(jīng)一段時間從A運(yùn)動到B(如圖6)，假如船的發(fā)動機(jī)沒有開動，而河水流動，那么船經(jīng)過相同的一段時間將從A運(yùn)動到A′，如果船在流動的河水中開動同時參與上述兩個運(yùn)動，經(jīng)相同時間從A點(diǎn)運(yùn)動到B′點(diǎn)，從A到B′的運(yùn)動就是上述兩個分運(yùn)動的合運(yùn)動。 注意：船頭指向?yàn)榘l(fā)動機(jī)產(chǎn)生的船速方向，指分速度；船的合運(yùn)動的速度方向不一定是船頭的指向。這里的分運(yùn)動、合運(yùn)動都是相對地球而言，不必引入相對速度概念，避免使問題復(fù)雜化。 (2)引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)運(yùn)動的合成分解法則——平行四邊形法則。 ①用分運(yùn)動的位移、速度、加速度求合運(yùn)動的位移、速度、加速度等叫運(yùn)動的合成。反之由合運(yùn)動求分運(yùn)動的位移速度、加速度等叫運(yùn)動的分解。 ②運(yùn)動的合成與分解遵守矢量運(yùn)算法則，即平行四邊形法則。例如：船的合位移s合是兩個分位移s1s2的矢量和；又例如飛機(jī)斜向上起飛時，在水平方向及豎直方向的分速度分別為v1=vcosθ，v2=vsinθ，其中，v是飛機(jī)的起飛速度。如圖7所示。 (3)用分運(yùn)動的性質(zhì)判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡。 ①兩個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是勻速直線運(yùn)動。提問學(xué)生為什么？(v合為恒量) ②提出問題：船渡河時如果在AB方向的分運(yùn)動是勻加速運(yùn)動，水仍然勻速流動，船的合運(yùn)動軌跡還是直線嗎？學(xué)生思考后回答并提示學(xué)生用曲線運(yùn)動的條件來判斷，然后引導(dǎo)學(xué)生綜合概括出判斷方法：首先將兩個分運(yùn)動的初始運(yùn)動量及外力進(jìn)行合成，然后用合運(yùn)動的初速度及合運(yùn)動所受的合外力的方向關(guān)系進(jìn)行判斷。合成結(jié)果可知，船的合速度v合與合外力F不在同一直線上，船一定做曲線運(yùn)動。如鞏固知識讓學(xué)生再思考回答：兩個不在同一直線上初速度都為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是什么運(yùn)動？ (勻加速直線運(yùn)動) 4．引申內(nèi)容：關(guān)于船的渡河問題的討論 (1)通過此例讓學(xué)生明確運(yùn)動的獨(dú)立性及等時性的問題，即每一個分運(yùn)動彼此獨(dú)立，互不干擾；合運(yùn)動與每一個分運(yùn)動所用時間相同。 (2)關(guān)于速度的說明，在應(yīng)用船速這個概念時，應(yīng)注意區(qū)別船速v船及船的合運(yùn)動速度v合。前者是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的分速度，后者是合速度，由于不引入相對速度概念，使上述兩種速度容易相混。 (3)問題的提出：河寬H，船速為v船，水流速度為v水，船速v船與河岸的夾角為θ，如圖9所示。 ①求渡河所用的時間，并討論θ=？時渡河時間最短。 ②怎樣渡河，船的合位移最??？ 分析①用船在靜水中的分運(yùn)動討論渡河時間比較方便，根據(jù)運(yùn)動的獨(dú)立性，渡河時間 間最短。 分析②當(dāng)v船＞v水時，v合垂直河岸，合位移最短等于河寬H，根 五、課堂小結(jié) 1．曲線運(yùn)動的條件是F合與v不在同一直線上，曲線運(yùn)動的速度方向?yàn)榍€的切線方向。 2．復(fù)雜運(yùn)動可以分解成簡單的運(yùn)動分別來研究，由分運(yùn)動求合運(yùn)動叫運(yùn)動的合成，反之叫運(yùn)動的分解，運(yùn)動的合成與分解，遵守平行四邊形法則。 3．用曲線運(yùn)動的條件及運(yùn)動的合成與分解知識可以判斷合運(yùn)動的性質(zhì)及合運(yùn)動軌跡。