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第五章 抛体运动
运动的合成与分解
教学设计
科目
物理
课题
运动的合成与分解
课时
1课时
教学目标与
核心素养
一.知识与技能
1.经过红蜡烛运动的探究过程,掌握研究平面运动的方法;
2.理解运动的合成和分解的概念,并能用其处理简单的物理问题;
二.过程与方法
1.通过对实验现象的观察,提高学生对事物变化的分析和概括能力;
2.经历科学探究的过程,体验科学探究的思维方法,培养学生观察、分析、
处理实验数据的能力。
情感态度与价值观
1.体验运动的合成和分解是研究复杂运动的一种基本方法的物理观念。
2.通过学生间的对蜡块的运动讨论,培养他们的团结协作精神以及谦虚好学的思想和实事求是的态度。
3.培养学生应用数学知识解决物理问题的科学思维方法,培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。
教学重、
难点
教学重点:1.可以正确的对一个运动进行合成和分解;
2.明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动;
教学难点:1.分速度和合运动的等时性和独立性;
2.应用运动的合成和分解分析解决实际问题.
教学准备
教具:演示红蜡烛运动的有关装置等.
教
学
过
程
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课:
若人在河中始终保持头朝正前方游向对岸,你们认为游者会在对岸的正前方到达,还是会偏向上游或下游?为什么?
【教师提出问题】对类似上述的运动应该怎样分析呢?下面让我们从一个简单的平面运动开始研究。
讲授新课:
(1)一个平面运动的实例
【教师演示实验】观察蜡块的运动
实验器材:红蜡做的小圆柱体、一端封闭长约 1 m 的玻璃管内、清水等。
实验步骤:在一端封闭、长约 1 m 的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡做的小圆柱体 A,将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧。(图甲)
把玻璃管倒置(图乙),蜡块 A 沿玻璃管上升,观察玻璃管上升的速度。
在蜡块匀速上升的同时,将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀速移动(图丙),观察蜡块的运动情况。
【教师总结】蜡的密度略小于水的密度。在蜡块上升的初期,它做加速运动,随后由于受力平衡而做匀速运动。
实验结论:水平方向:蜡块随管向右做匀速直线运动。竖直方向:蜡块相对管向上做匀速直线运动。在黑板的背景前我们看到蜡块相对黑板是向右上方运动的。
【教师提问】那么,蜡块向右上方的这个运动是什么样的运动呢?
【教师引导】
(1)建立坐标系
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。
蜡块的位置P的坐标:
x = vx t
y = vy t
(2)蜡块运动的轨迹
x = vx t
y = vy t
在数学上,关于 x、y 两个变量的关系式可以描述一条曲线(包括直线)。上面 x、y 的表达式中消去变量 t, 这样就得到:
代表的是一条过原点的直线,也就是说,蜡块的运动轨迹是直线。
(3)蜡块运动的位移
从计时开始到时刻t,蜡块运动位移的大小是
位移的方向
(5)蜡块运动的速度
如图所示:速度 v 与vx 、vy 的关系可根据勾股定理写出它们之间的关系:
根据三角函数的知识
(2)运动的合成与分解
【教师引导提问】那么,根据前面的学习:
合运动是?
分运动?
如图:蜡块向右上方的运动可以看成由沿玻璃管向上的运动和水平向右的运动共同构成。
蜡块相对于黑板向右上方的运动叫作合运动。蜡块沿玻璃管向上的运动和它随着玻璃管向右的运动,都叫作分运动。
【教师总结】合运动和分运动的关系:
(1)合运动和分运动具有同时性;
(2)各分运动之间互不干扰,彼此独立;
(3)合运动与分运动必须对同一物体;
(4)合运动与分运动在效果上是等效替代的关系。
【教师引导】运动的合成与分解即为描述运动的物理量的合成与分解 都遵守平行四边形定则。
【教师引导提问】
(1)不在同一直线上的两个匀速直线运动的合运动是什么运动?
(2)不在同一直线上的匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动是什么运动?
(3)初速度为零的两个不在同一直线上的匀变速直线运动的合运动是什么运动?
(4)初速度不为零的两个不在同一直线上的匀变速直线运动的合运动是什么运动?
【教师引导补充】
运动的合成与分解的应用___小船渡河模型
(1)模型特点
两个分运动和合运动都是匀速直线运动,其中一个分运动的速度大小、方向都不变,另一分运动的速度大小不变, 研究其速度方向不同时对合运动的影响,这样的运动系统可看做小船渡河模型。
(2)模型分析
(1)船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。
(2)三种速度:v1(船在静水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的实际速度)。
(3)两个极值
①过河时间最短:v1⊥v2,tmin=eq
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