1.前言:物体做匀速直线运动的条件是什么?做直线运动的条件又是什么?
生甲:物体做匀速直线运动的时候所受的合外力为零,而且反过来如果物体所受的合外力是零则物体会处在静止或者匀速直线运动状态。
生乙:若物体做直线运动则需要它受的合外力的方向与它运动的方向保持一致,这个时候如果合外力的大小不变则物体的运动可能是匀加速或者匀减速,如果合外力的大小是变化的,则物体做变加速运动。
2.导入新课:什么是曲线运动?
师:物体运动径迹是曲线而不是直线的运动称为曲线运动。
曲线运动比直线运动复杂得多,而自然界中普遍发生的运动大多是曲线运动,所以运用已学过的运动学的基本概念和动力学的基本规律——牛顿运动定律研究曲线运动问题是十分必要的。
一、曲线运动速度的方向
1.质点做曲线运动时,速度方向是时刻改变的。
如图5.1-1所示的是砂轮打磨工件的情景,
提出问题:我们该如何描述铁屑飞出时的运动方向?
师生共同探讨得出:“质点在某一点的速度,沿曲线
在这一点的切线方向”的结论。
2.质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是在曲线的这
一点的切线方向上。
注意:物理中所讲的“切线方向”与数学上的“切线方
向”是有区别的。
二、曲线运动的性质:曲线运动一定是变速运动
因为速度是矢量,既有大小,又有方向。
当速度的大小发生改变,或者速度的方向发生改变,或者速度的大小和方向都发生改变,就表示速度矢量发生了变化。
而曲线运动中速度的方向时刻在改变(无论速度大小是否改变),即速度矢量时刻改变着,所以曲线运动必是变速运动。
三、做曲线运动的物体一定具有加速度,所受合外力一定不等于零 做曲线运动的物体的速度时刻在改变,即运动状态时刻在改变着,由牛顿运动定律可知,力是改变物体运动状态的原因即改变速度的原因,力是产生加速度的原因。
而加速度等于速度的变化△v 与时间t 的比值。
只要速度有改变,即△v ≠O ,就一定具有加速度。
四、物体做曲线运动的条件
1.当合外力的方向与初速度在同一直线上的情况下,合外力所产生的加速度只改变速度的大小,不改变速度的方向,此时物体只能作变速直线运动。
2.运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,合外力所产生的加速度就不但可以改变速度的大小,而且可以改变速度 的方向,物体将做曲线运动,如图5.1-2所示。
【学习探究】
物体受力与运动关系对照表
5.2-2 质点在平面内的运动
课 题 5.2-2 质点在平面内的运动
备课时间 上课时间 总课时数
图5.1-1 图5.1-2
课程目标知识与
技能
1、在具体问题中知道什么是合运动,什么是分运动。
2、知道合运动和分运动是同时发生的,并且互不影响。
3、知道运动的合成和分解的方法遵循平行四边形法则
过程与
方法
使学生能够熟练使用平行四边形法则进行运动的合成和分解
情感态度
与价值
观
使学生明确物理中研究问题的一种方法,将曲线运动分解为直线运动。
教学重点对一个运动能正确地进行合成和分解
教学难点具体问题中的合运动和分运动的判定。
教学过程二次备课
一、合运动与分运动
1.合运动与分运动:如果一个物体同时参与了两种运动,这两种运动
叫做分运动,而物体相对地面的实际运动就是合运动。
实际运动的方向就
是合运动的方向。
2.在一个具体问题中判断哪个是合运动,哪个是分运动的关键是弄清
物体实际发生的运动是哪个,则这个运动就是合运动。
物体实际发生的运
动就是物体相对地面发生的运动,或者说是相对于地面上的观察者所发生
的运动。
3.相互关系
①运动的独立性:分运动之间是互不相干的,即各个分运动均按各自
规律运动,彼此互不影响。
②运动的等时性:各个分运动及其合运动总是同时发生,同时结束,
经历的时间相等;
③运动的等效性:各分运动叠加起来的效果与合运动相同。
④运动的相关性:分运动的性质决定合运动的性质和轨迹。
4.在进行运动的分解(例如速度、位移等的分解)时,要在遵从平行
四边形定则的前提下,还要按照实际效果进行分解。
三、运动的合成与分解
这是处理复杂运动的一种重要方法。
1.运动的合成与分解:已知分运动的情况求合运动的情况,叫做运动
的合成。
已知合运动的情况求分运动的情况,叫做运动的分解。
2.运动的合成与分解的目的:
运动的合成与分解是解决复杂运动的一种基本方法。
它的目的在于把
一些复杂的运动简化为比较简单的直线运动,这样就可以应用已经掌握的
有关直线运动的规律来研究一些复杂的曲线运动。
3.运动的合成与分解遵循的原则:
(1)运动的合成与分解实质(研究内容):运动是位置随时间的变化,
通常用位移、速度、加速度等物理量描述。
所以,运动的合成与分解实质
就是对描述运动的上述物理量的合成与分解。
(2)定则:由于描述运动的位移、速度、加速度等物理量均是矢量,而
矢量的合成与分解遵从“平行四边形定则”,所以运动的合成与分解也遵
从“平行四边形定则”。
4.对实际运动进行分解的方法
第一、分析对实际运动产生影响的因素有哪些,从而明确实际运动同
时参与了哪几个运动。
例如渡船渡河时,影响渡船运动的主要因素有两个:
一是船本身的划动,二是随水的漂流。
因此,渡船的运动可以看成船本身
的划动及随水漂流运动的合运动。
第二、要明确各个分运动各自独立,互不影响,其位移、速度、加速
度各自遵循自己的规律。
如渡船本身的划速、位移,由船本身的动力决定,
与水流速度无关。
水流速度影响的是船的实际运动而不是船本身的划动。
第三,要明确各个分运动和合运动是同时进行的。
合运动的位移、速
度、加速度与各个分运动的位移(速度、加速度)在同一时间(同一时刻)满
足平行四边形定则。
那么,已知其中几个量可求另外几个量。
四、两个直线运动的合运动的性质和轨迹的判断方法
1.根据平行四边形定则,求出合运动的初速度v0和加速度a后进行判断:
①若a=O(分运动的加速度都为零),物体沿合初速度v0的方向做匀速
直线运动。
②若a≠O且a与v0的方向在同一直线上,物体就做直线运动;a与
v0同向时做加速直线运动;a与v0反向时先做减速运动,当速度减为零后
将沿a的方向做加速运动;a恒定时,物体做匀变速直线运动。
③若a与v0的方向不在同一直线上,则合运动是曲线运动,a恒定时,
是匀变速曲线运动。
2.合运动的性质和轨迹由分运动的性质决定。
分别研究下列几种情况
下的合运动的性质和轨迹
①两个匀速直线运动的合运动:
②相互垂直的匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动:
③两个匀变速直线运动的合运动:
五、互成角度的两个分运动的合运动的几种可能情况
(1)两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。
(2)一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。
(3)两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。
(4)两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动,也可能
是曲线运动。
当两个分运动的合速度方向与这两个分运动的合加速度方向
在同一条直线上时合运动是匀加速直线运动,否则是匀变速曲线运动。
三、当堂反馈
例1、船以5m/s垂直河岸的速度渡河,水流的速度为3m/s,若河的宽度为
100m,试分析和计算:(1)船能否垂直达到对岸;(2)船需要多少时间
才能达到对岸;(3)船登陆的地点离船出发点的距离是多少?(4)设此船
仍是这个速率,但是若此船要垂直达到对岸的话,船头需要向上游偏过一
个角度θ,求sinθ.
例2、火车以12m/s的速度向东行驶,雨点的速度为16m/s的速度,方向竖
直向下,求:车中的人所观察到雨点的速度,方向如何?
四、课堂小结
这节课你学到了哪些知识?
五、作业:
附:板书设计
一、合运动与分运动的概念
1、合运动和分运动:
2、运动的合成与分解:
二、运动合成与分解的法则:
三、合运动与分运动的关系:
1、独立性:两个分运动可能共线、可能互成角度。
两个分运动各自独立,互不干扰。
2、等效性:两个分运动的规律、位移、速度、加速度叠加起来与合运动的规律、位移、速度、加速度有完全相同效果。
3、等时性:合运动和分运动进行的时间完全相同。
四、常见运动的合成与分解:
渡河问题:水流速度、船相对水的速度(船在静水中的速度)、船的合速(船对地岸的速度,方向为船的航向)、渡河时间、航程、最短渡河时间、最短航程。