《人民教育出版社高中物理新课标精品必修课2：5.2粒子在平面中的运动.doc》由会员分享，可在线阅读。 更多相关《人民教育出版社高中物理新课程标准必修课2精品教案：5.2》粒子在平面上的运动.doc（11页珍藏版）》请在163图书馆搜索。
1. 2 质点在平面内的运动 质点在平面内的运动 文本教学设计 文本教学设计 总体设计 总体设计 本节提供了解决复杂运动的基本方法，即运动的合成与分解。 通过运动的综合与分解，我们可以把复杂运动看成是几个简单运动的组合运动，通过研究部分运动的性质和轨迹来确定组合运动的性质和轨迹，通过研究规律进一步研究曲线的简单直线运动。 运动定律。 例如：平面运动、机械振动。 这种方法不仅在力学中广泛应用，而且在电磁学中也广泛应用。 例如，带电粒子在电场和磁场中的运动，带电粒子以一定角度运动注入均匀磁场中的螺旋运动，需要采用运动合成和分解的方法来分析和求解。 通过本节的学习，进一步巩固了向量合成的一般规律——平行四边形。
2.边规则进一步强化了向量运算中的可逆性原理和等价思想。 教学重点 教学重点 1. 理解运动的合成和分解的概念。 2.掌握运动的合成与分解方法。 教学难点 教学要点 难点 1、在具体问题中，确定和运动、分运动。 2. 理解两个直线运动的和运动可以是直线运动，也可以是曲线运动。 上课安排 上课安排 2 课时 三维目标 三维目标 知识与技能 1、在具体情况下，认识什么是组合运动和分割运动，并知道它们的同时性和独立性。 2、认识运动的合成和分解，理解运动的合成和分解遵循平行四边形规则。 3.能够运用图表和计算方法解决位移和速度的合成和分解问题。 过程和方法 1.通过对抛射运动的观察和思考，了解一种运动可以与几种不同的运动相关联
3、效果是一样的，可以体验等价替代的方法。 2.通过观察和思考演示实验，可以了解运动的独立性，学会化繁为简的研究方法。 3.掌握运用平行四边形法则处理简单向量运算问题的方法。 情感态度和价值观进行讨论和交流，培养敢于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力。 课前准备 课前准备 教具：多媒体课件、小球、红蜡烛运动演示装置。 知识准备：力的合成与分解的知识。 教学流程 教学流程 导入 新导入 新课演示 导入演示 导入 教师演示 教师演示：对于演示中的直线运动，无论是匀速直线运动还是匀加速直线运动，一维坐标，根据各自的运动规律，可以随时确定粒子的位置，进而知道其运动轨迹。 如果以上弹丸等更复杂
4、运动量比较复杂怎么办？ 在本课中，我们将学习粒子在平面中的运动。 复习介绍 复习介绍 在上一课中，我们学习了曲线运动的定义、性质以及物体做曲线运动的条件。 让我们回顾一下这些问题： 1. 什么是曲线？ 移动？ 2、如何确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？ 3、物体在什么情况下做曲线运动？ 学生回忆并回答问题： 1、运动轨迹是曲线运动。 2、粒子在某一点的速度方向是沿着该点曲线的切线方向。 3. 当物体上的合力方向与其速度方向不在同一直线上时，物体作曲线运动。 我们对曲线运动有了一个大概的了解。 了解了，但是我们还没有对曲线运动进行深入的研究。 研究曲线运动需要什么方法？ 本课我们将研究这个问题。
5、促进新课程合作交流：我们如何研究直线运动？ 可以沿着物体或质点运动的轨迹建立直线坐标系，通过物体或质点点坐标的变化来确定其位移，从而达到研究物体运动过程的目的。 物体以初速度v0、加速度a0作匀加速直线运动。 t时刻后，物体的位移为x=v0t+ 2 2 1 at，物体的速度为v=v0+at。 这是学生们都熟悉的规则。 这里我们可以将物体的位移x视为x=x1+x2 ，其中x1=v0t x2= 2 2 1 处物体的速度v可视为v=v1+v2，其中v1=v0, v2= a0t。 物体的加速度a可以看成a=a1+a2形式，其中a1=0
6.a2=a0。 问题1：x1、v1、a1表示的运动属于什么形式？ 问题2：x2、v2、a2表示的运动属于什么形式？澄清：1、对于前者，质点的运动轨迹为直线，位移均匀增加，速度不变，加速度为零，所以该运动是匀速直线运动。 2、对于后者，质点运动轨迹为直线，位移增大。 它变得越来越大，越来越快，初速度为零，速度匀速增加，加速度不变，所以这个运动是初速度为零的匀加速直线运动。 现在我们可以看到，我们把这个物体的运动分解为两种运动：一种是匀速直线运动，速度为v0；一种是匀速直线运动，速度为v0； 另一种是匀加速直线运动，初速度为0，同方向加速度为a0。 可以说这种方法可以将一个比较复杂的运动转换成两个或者几个比例
7. 更简单的动作。 这种方法称为运动分解。 事实上，运动的分解不仅可以应用于直线运动，也可以应用于曲线运动。 让我们探讨一下如何应用运动的合成和分解。 研究曲线运动。 实验与探索 实验与探索 如图所示，一根长约1 m、一端封闭的玻璃管中充满清水。 将红蜡制成的小圆柱体R放入水中，将玻璃管的开口端拧紧橡皮塞。 （图A）将玻璃管翻转过来（图B）。 蜡块R将沿着玻璃管上升。 如果把米尺放在旁边高中物理倒置问题教学设计，可以看到蜡块以大致恒定的速度上升，即蜡块R沿着玻璃管上升。 物块以匀速直线运动。 再次将玻璃管倒置，在蜡块上升的同时，将玻璃管匀速向右水平移动，观察蜡块的运动情况。 （图C）问题：从A到B观察黑板背景前面的过程，可以发现蜡块是由
8、是匀速直线运动高中物理倒置问题教学设计，C过程中蜡块做什么样的运动？ 注：学生的回答方式可能有多种。 教师要注意引导学生大胆猜测，但不能给出具体答案，为后面的探索奠定基础。 基本。 教师指导：对于直线运动，很明显它的运动轨迹是一条直线。 直接建立线性坐标系即可解决问题。 但如果是运动轨迹不确定的运动，是否可以这样处理呢？ 显然不能。 这时候我们就可以选择平面内的坐标系。 比如选择我们最熟悉的平面直角坐标系。 我们来看看如何研究平面直角坐标系中物体的运动。 1、蜡块位置建立如图所示平面直角坐标系：选择蜡块开始移动的位置为原点，水平向右方向和垂直向上方向为正方向分别为 x 轴和 y 轴。 在观察中，我们有
9、发现蜡块在玻璃管内匀速上升，所以我们假设蜡块匀速上升为vy，玻璃管向右匀速运动为vx。 从蜡块开始移动的那一刻开始，我们就可以得到蜡块在t时刻的位置P(x,y)。 问题：如何得到P点的两个坐标？ 学生讨论：蜡块双向匀速直线运动，所以可以通过匀速直线运动的位移公式x=vt得到x、y，即x=vxt y=vyt。 这样，我们就可以在蜡块运动过程中随时确定其位置。 然而，仅仅知道蜡块正在做什么样的运动是不够的。 ，我们还需要知道蜡块的运动轨迹是什么样的。 2、蜡块的运动轨迹在数学中，关于两个变量x和y的方程可以表示直线或曲线。 现在我们想要找到
10. 蜡块的运动轨迹。 其实我们只需要找到表达蜡块运动轨迹的方程即可。 问题：观察我们刚刚获得的关于蜡块位置的两个方程。 我们发现，这两个关系中，除了x和y之外，还有一个变量t。 我们应该如何得到蜡块的轨迹方程呢？ 讨论：根据数学消元法，我们可以从这两个关系表达式中消去变量t，就可以得到关于两个变量x和y的方程。 事实上，我们前面得到的两个关系式就相当于我们在数学中学过的参数方程。 消除t的过程实际上就是消除参数的过程。 从蜡块的位置坐标不难得到它的轨迹方程：y=xvvxy。 可以看出，这个方程代表的是一条经过原点的直线，即蜡块相对于黑板做直线运动。 问题探索 问题探索 如果我们不从蜡块开始
11、以运动开始时的位置为坐标原点，对其运动轨迹的研究结论是否一致？如图所示，我们假设蜡块开始运动时位置P的坐标为（x0 ，y0)，则蜡块在t时刻的位置Q的坐标为x=x0+vxt，y=y0+vyt。 两个方程 消去 t，得到 y= xyvv x+(y0- xyvv x0) 由于 vy、vx、x0 和 y0 都是常数，所以这个方程仍然表示一条倾斜的直线。 因此，坐标原点甚至坐标轴方向的选择不会影响对物体运动轨迹特征的研究结论。 既然这个方程所代表的直线就是蜡块的运动轨迹，那么如果我们想求出蜡块在任意时刻的位移，是不是可以通过这条直线来做呢？ 3.、蜡块的位移。 蜡块开始移动时位于该坐标处。
12、原点O(0, 0)经过时间t移动到P(vxt,vyt)，所以这个过程中蜡块的位移就是线段OP的长度 sOP= 2222 )()( yxyx 。蜡块的位移 s 我们也可以这样求解大小： 如图所示，在时间 t 内，蜡块在 x 方向的位移为 sx=vxt，在 y 方向的位移为 sy= vyt.蜡块的实际位移为sx，sy为相邻边形成的矩形的对角线，显然，s= 2222 yxyx vvtss 图中的切线tan= xyss = xyvv 4、蜡块的速度。物体在某个过程中的速度等于该过程的位移除以这个位移发生所需的时间。
13、蜡块任意时刻的位移OP=2222 yx vvtyx，所以我们可以直接计算出蜡块的速度。 学生推导出速度公式：v= 22 22 yx yx vv t vvt t OP。 分析： 分析：vy 和 vx 都是常数，v= 22 22 yt yx vv t vvt t OP 也是常数。 也就是说，蜡块的速度不变，即蜡块以匀速直线运动。 在这个实验中，我们看到的蜡块的实际运动是相对于黑板向右上方的运动。 它由向上和向右两个子运动组成。 我们比较了蜡块沿着玻璃管的向上运动和它沿着玻璃管的运动。 向右的运动称为该运动的两部分运动； 蜡块相对于黑板向右上方的运动称为和运动。 概念：求部分运动之和
14、运动的过程称为运动的综合； 将运动与运动之和相除的过程称为运动分解。 实验与探索 实验与探索（闪光演示，探索运动的独立性） 在下面的装置中，两条相同的弧线轨道M和N分别用于发射小铁球P和Q； 两轨道上端分别装有电磁铁C、D； 调整电磁铁C、D的高度，使AC=BD，保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。 操作：将小铁球P和Q分别吸引到电磁铁C和D上，然后切断电源，使两个小铁球同时以相同的初速度v0离开轨道。 M、N下端顶出； 增大或减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达台面时速度垂直分量的大小，然后进行实验。 结果：两个小球总是同时出现
15. 当到达E时，发生碰撞。 结论：实验结果表明，如果改变球P的高度物理资源网，两个球仍然会发生碰撞。 尽管两个球相遇时球P的距离发生了变化，但它表明沿垂直方向的距离发生了变化。 沿垂直方向的速度分量的大小不会改变球P沿水平方向的速度分量的大小。 因此，一旦两个球处于同一水平面上，它们就会发生碰撞。 这说明球在垂直方向上的运动速度并不影响它在水平方向上的运动。 实施例1 如果前面实验中的玻璃管长90厘米，红色蜡块从玻璃管一端沿管匀速垂直向上移动，同时向玻璃管水平移动向右。 当玻璃管水平移动80厘米时，红色蜡块到达玻璃管的另一端。 整个动作需要20秒。 求红色蜡块的总速度。 回答： 回答：
16、垂直方向分速度v1=sm 20 9 。 0 =0.045 m/s 水平方向的分速度v2= sm 20 8 。 0 =0.04 m/s 总速度： v= 2 2 2 1 vv =6.0 10 -2 m/s 合速度与合位移方向相同，学生可利用此方法求合位移。 交流与探索 交流与探索 既然我们已经讨论了玻璃管中蜡块的运动，那么请考虑一下在现实生活中我们遇到的哪些物体与蜡块有类似的运动过程。 典型例子：船过河。 讨论船在水中的运动。 课件展示：（闪）分别选择“静水中的船”和“动水中的船”。 单击中间按钮来演示船的运动。 还可以利用课件改变船的速度、水流的速度、船运动的方向，让学生感性地理解运动的意义。
17.合成与分解。 参考：小船过河时的运动与玻璃管中蜡块的运动基本相同。 首先，当船过河时，它会有自己的移动速度。 当它开始行走时，同时由于水流的作用，它必须跟随水流以获得与水流速度相同的速度。 船的速度一般与河岸成一定的角度，但水流到船的速度是沿着河岸的，所以船的实际运动路径是这两个运动综合的结果，合成速度取决于两个速度的大小和方向。 例2 已知船舶在静水中的航速为v1=4m/s。 现在让船渡过某条河流。 假设河流两岸是理想的平行线，河流宽度d=100m，河水流速v2=3m/s，方向与河岸平行。 试分析：（1）为了使船在最短的时间内过河，
18. 标题是什么？ 最短时间是多少？ 到达彼岸又如何？ 船的排水量是多少？ （2）为了使船过河时的航行距离最小，船的航向应该怎样？ 过河需要多长时间？ 分析： 分析：船同时参与两种运动：一种是船相对于水的运动，它的速度是船在静水中的速度 v1= 4 m/s，方向与船头方向相同； 另一个是船相对于水的运动。 水上漂流的运动，其速度等于河水流速v2=3m/s，方向平行于河岸，与水流方向相同，指向下游。 船在河中的实际运动（站在岸边的观察者看到的运动）就是由上述两个运动组成的。 根据运动的独立性和等时性，过河时间取决于河岸垂直速度，与水流速度无关。 然而，船过河时的运动轨迹取决于合速度的方向。 显然和水流的速度有关系
19. 部门。 答案： 答：（1）根据运动的独立性和等时性，当船舶垂直于河岸方向的分速度v最大时，过河所需的时间最短。 假设船头指向上游，夹在上游河岸之间。 角度为 所需时间为 t= sin 1 vd。 显然，当sin=1，即=90时，v最大，t最小。 此时船体垂直于河岸，船头始终直接指向对岸，但船的实际航向是斜下游的，如图所示。 最短过河时间为tmin= 4 100 1 vds=25 s。 船舶排水量为 s=vt= 22 min 2 2 2 1 34
v 25 m=125 m。 当船过河时，已经到了对岸的下游A处。 其沿水流的位移为x== 4 1003 1 2 v dv m=75 m。 (2) 因为v1v2，船的合速度垂直于河岸时，船的渡过距离最短。 假设此时船速v1的方向（船头方向）是斜上游且与河岸成一定角度，如图所示，则cos= 4 3 1 2 vv , =4124。 船舶实际航速为：v合=222 2 2 1 34 vvm/s=7m/s。 因此，过河时间：t=ss vd 7 7100 7 100 合38 s。 思维拓展 思维拓展 当船舶在静水中的航行速度v1大于当前速度v2时，船舶的最短航程就是河流的宽度。 这时，船
21. 头部指向应与上游河岸成一定角度，cos= 1 2 vv。 如果水流速度v2大于船舶在静水中的航行速度v1，那么无论船舶的航行方向（船头的方向）如何，它总是受到水的驱动。 顺流而下，那么，怎样才能尽量缩短顺流漂流的距离，从而使航程最短呢？如图所示，以v2向量的末端为圆心，以v1的大小为半径，做一个圆圈。 当合速度方向与圆相切时，合速度方向与河岸夹角最大，此时航程最短。 从图中可以看出sin= 2 1 vv，最短航程为s=dv vd 1 2 sin。 此时，船头指向应与上游河岸成一定角度，cos=2 1 vv。 摘要： 总结：小船过河问题一般有最短渡河时间的题有两类： 1.关于最短时间，可以
22、根据运动等时原理，求解了船舶逆水部分运动时间。 由于河流宽度不变，只有当船舶逆水速度v1垂直于河岸时，垂直于河岸方向的分速度最大，因此必然有tmin=1 vd 。 2、关于最短航程，应注意比较水流速度v2和船舶在静水中的速度v1。 如果v1v2，船舶的最短航程等于河流宽度d。 此时，船头指向应与上游河岸成一定角度，cos = 1 2 vv； 如果v2v1，则最短航程s= 1 2 vvd。 此时，船头指向应与上游河岸成一定角度，cos=2 1 vv。 思考与讨论 思考与讨论 如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，垂直于它的方向上的部分运动是匀加速直线运动。 联合运动的轨迹是怎样的？ 尖端
23.：提示：匀速运动速度v1和匀速运动初速度的合速度应该如图所示，且加速度a和v2方向相同，那么a和v之间一定有一个角度，所以轨迹是一条曲线。 知识拓展 知识拓展 1. 组合运动和分割运动总是同时开始和结束。 没有联合运动，就不会有分割运动。 反之亦然，即没有分割运动，就不会有组合运动。 对于运动合成与分解过程的这种特性，我们称之为运动合成与分解的等时原理。 也就是说，物体运动过程中，组合运动的持续时间和各个分运动的持续时间是相等的。 2、在蜡块的运动过程中，虽然体现出组合运动的运动效果，但各个组成运动仍然保持其独立性，不会因为参与运动合成而改变其状态。 在动作合成过程中，各个组成动作是
24. 它们互不影响。 我们称这种特征为运动合成与分解独立原理。 课堂训练 课堂训练 1. 关于动作的合成，下列说法正确的是（ ） A. 组合动作的速度必须大于各部分动作的速度。 B、两个匀速直线运动的组合运动一定是匀速直线运动。 C、两个直线运动的组合运动一定是直线运动。 D. 两次局部运动的时间是确定的。 等于它们组合运动的时间 2. 如果两个分运动的速度相等且恒定，则下列说法正确： ( ) A. 两个分运动之间的角度为零，组合速度为最大的B。两个分运动夹角为90°，合速度等于分速度。 C. 随着部分运动之间的角度增大，合成速度减小。 D. 两个部分运动之间的角度为120，合成速度等于分钟。 速度参考答案：参考答案
25、案例： 1、分析： 分析：运动的合成与分解与力的合成与分解遵循同样的规律，即平行四边形法则，因此互成一定角度的两个速度合成的范围为： |v1-v2| vv1+v2，故A错误。 两个匀速直线运动的组合运动的轨迹方程为y= xyvvx，说明是直线运动，速度为v= 22 yx vv，说明是匀速运动，所以两个匀速运动的合力直线运动的运动一定是匀速直线运动，即B正确。 两个局部运动是直线运动的合运动，它们的运动轨迹取决于两个局部运动的速度是否改变。 选项C中没有明确这个问题，因此不能得出组合运动一定是直线的结论，故C错误。 根据运动合成和分解的等时性，我们知道两个部分运动的时间是一定的
26. 如果它们组合运动的时间相等，则 D 是正确的。 答案： 答案： BD 2、分析： 分析： 根据平行四边形法则，我们知道两个速度之和的范围为 |v1-v2|vv1+v2 ，可以判断，当两个分速度之间的夹角为为零时，合速度最大，角度为180时，合速度最小，并且合速度的大小随着两部分速度夹角的增大而减小。 当两个分速度夹角增大时，当速度相等且夹角为90°时，合速度不等于分速度，故B错误。 当夹角为120°时，合速度等于部分速度。 所以D正确。 答案： 答案：ACD 课堂小结 课堂小结 本课我们学习的主要内容是探索曲线运动的基本方法，运动的合成与分解。 该方法在应用过程中遵循平行四边形法则。 在实际解决问题的过程中，我们通常会选择实际看问题
27、目标的运动是复合运动，其他运动是分割运动。 运动的合成与分解包括以下几个方面： 1、速度的合成与分解。 2、位移的合成与分解。 3、加速度的合成与分解。 分解。 组合运动与分割运动之间还具有以下特点： 1、独立性原则：各个分割运动相互独立，互不影响。 2、等时性原理，组合运动和分割运动总是同时开始。 他们同时结束，经历的时间也是相等的。 作业作业课本《问题与练习》问题1、2、3. 板书设计 板书设计 2. 质点在平面内的运动 1. 蜡块的位置：x= vxt y=vyt 2. 运动蜡块轨迹：y= xyvvx 3. 蜡块位移：s= 22 yx vvt 4. 蜡块速度：v= 22 yx vv 5. 运动总和
28、整合分解活动及探究活动及探究题目：观察橡皮的运动轨迹，回答问题。 过程：从铅笔盒中取出一块橡皮，用细线系住，用图钉将线的另一端固定在垂直放置的画板上，按照上图所示的方法进行操作。 用铅笔靠在线条的左侧，沿着尺子匀速向右移动。 然后向左移动，来回几次。 结合实验现象，讨论下列问题。 1. 橡皮的运动由哪两个运动组成？ 2、组合运动的位移与分运动的位移之间有什么关系？ 3. 合运动的速度 v 和分运动的速度 v1 和 v2 之间有什么关系？ 关系？ 练习详解 练习详解 1、答案：解：炮弹水平方向分速度为 vx= =8002 1 m/s=400 m/s，炮弹垂直方向分速度是 vy==800
29. 2 3 m/s692 m/s。 炮弹速度的分解如图所示。 2.答案：答案：根据问题的含义，当没有风时，跳伞者的着陆速度为v1，风的效果使他获得了向东的速度v2，当跳伞运动员登陆时，速度为v如图所示，在有风的地面上是V1和V2的组合速度。 V = 222 2 2 1 45 VVM/S6.4 m/s。 3.答案：答案：如图所示，射击方向应向西有点向西，因为炮弹的速度V1从西到东与船的速度相同，速度为v时，速度为V1的组合速度是V1的组合速度炮弹的速度V2，因此炮弹的方向（即V2方向）应该略微向西。 4.答案：答案：蜡块的运动轨迹如图所示。 图中的点A，B，C和D分别表明T等于1 s，2 s，3 s和4 s。 蜡块的位置。 设计评论设计评论本节首先介绍实验设备和研究对象，然后演示两个过程：红色蜡块以均匀的速度上升； 当红色蜡块以均匀的速度上升时，玻璃管以均匀的速度水平向右移动。 观察蜡轨迹倾向于直线，这导致了主题。 为了研究更复杂的运动，可以使用综合和运动分解的知识。 通过案例分析，我们知道实际运动涉及两个运动：垂直和水平方向，而实际运动沿着倾斜的直线。 运动的。
