第二讲 运动的合成与分解

第二讲 运动的合成与分解一、知识框图：二、重点详解：1.合运动与分运动的理解：⑴.合运动是物体的实际运动，一个运动可以看成物体同时参与了几个运动，实际运动的方向就是合运动的方向。

⑵.合运动和分运动的关系：①.独立性； ②.等效性； ③.等时性； ④.同体性。

2.运动的合成与分解的法则：运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们都是矢量，所以都遵循平行四边形定则。

⑴.在同一直线上，同向相加、反向相减；⑵.不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成。

⑶.两分运动垂直或正交分解后的合成：a =a x 2+a y 2,（2-1） v =v x 2+v y 2，（2-2） x =x 12+x 22。

（2-3） 3.运动的合成与分解的应用：小船渡河问题：船的实际运动（即相对于河岸的运动）可以看成是随水速漂流的运动和相对静水划行的运动的合运动。

设河宽为d 、水速为v1、船速为v 2。

①.最短时间问题：船头垂直于河岸渡河时，t min =d v 2②.最短位移问题：a).当v2>v 1时，合速度v 可以垂直于河岸，此时合位移最小为河宽d 。

渡河时间t =d v =d v 2sin q>t min 。

b).当v 2<v 1时，无论船航向如何，合速度均不可能垂直于河岸，船不可能达到河正对岸。

如图，OA 表示水速v 1，OB 表示船对水的速度v 2和OC 表示船的航速。

船应沿OCD 航行驶到对岸的位移最短，此时v 2与河岸的夹角θ满足：cos q =v 2v 1。

船的实际位移为：l =d cos q；船渡河所需的时间为：t =lv == 三、题型归纳： 【合运动与分运动的理解】1. 对于两个分运动，下列说法正确的是（ ）A.合运动的速度一定大于两个分运动的速度；B.合运动和分运动具有同时性；C.合运动的方向就是物体实际运动的方向；D.由两分速度的大小就可确定合速度的大小。

第2节运动的合成与分解学习目标要求核心素养和关键能力1.知道什么是合运动，什么是分运动。

2.理解运动的合成与分解。

3.会利用平行四边形定则计算分速度、合速度及分位移、合位移。

4.能够运用合成与分解思想分析一些实际问题。

1.科学思维：合成与分解思想。

2.科学探究：探究蜡块的合运动与分运动。

3.关键能力：理解能力、数学知识应用能力。

一、一个平面运动的实例1.观察蜡块的运动：如图所示，蜡块的运动2.建立坐标系(1)对于直线运动——沿这条直线建立一维坐标系。

(2)对于平面内的运动——建立平面直角坐标系。

例如，蜡块的运动，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轴的正方向，建立平面直角坐标系。

3.蜡块运动的轨迹d2坐标x＝v x t，坐标y＝v y t，消去t得y＝v yv x x。

4.蜡块运动的速度(1)大小：v＝v2x＋v2y。

(2)方向：用速度矢量v与x轴正方向的夹角θ来表示，它的正切值为tan θ＝v yv x。

[想一想]若蜡块开始匀速向上运动的同时，玻璃管向右匀加速运动，运动轨迹还是直线吗？为什么？)答案不是直线了。

因为水平方向有加速度，运动轨迹应该向着加速度(或F合的方向弯曲。

二、运动的合成与分解1.合运动与分运动(1)合运动：指在具体问题中，物体实际所做的运动。

(2)分运动：指物体沿某一方向具有某一效果的运动。

2.运动的合成与分解由分运动求合运动叫作运动的合成；反之，由合运动求分运动叫作运动的分解，即：3.运动的合成与分解所遵循的法则(1)运动的合成与分解指的是对位移、速度、加速度这些描述运动的物理量进行合成与分解。

(2)位移、速度、加速度都是矢量，对它们进行合成与分解时遵循平行四边形定则。

[判一判]判断下列说法的正误(1)合运动与分运动是同时进行的，时间相等。

(√)(2)合运动一定是实际发生的运动。

(√)(3)合运动的速度一定比分运动的速度大。

(×)(4)两个夹角为90°的匀速直线运动的合运动，一定也是匀速直线运动。

运动的合成与分解一、合运动与分运动1.合运动与分运动定义：如果物体同时参与了两种运动，那么物体实际发生的运动叫做那两种运动的合运动，那两种运动叫做这个实际运动的分运动。

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。

因此在研究某个分运动的时候，就可以不考虑其他的分运动，就像其他分运动不存在一样。

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；因此，若知道了某一分运动的时间，也就知道了其他分运动及合运动经历的时间；反之亦然。

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。

二、运动的合成和分解这是处理复杂运动的一种重要方法。

1.定义：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.实质（研究内容）：运动是位置随时问的变化，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。

3.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.具体方法①作图法：选好标度，用一定长度的有向线段表示分运动或合运动的有关物理量，严格按照平行四边形定则画出平行四边形求解。

②计算法：先画出运动合成或分解的示意图，然后应用直角三角形等数学知识求解。

三、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=0(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。

第二讲运动的合成与分解1．合运动与分运动（1）如果一个物体同时参与几个运动，那么物体实际发生的运动就叫做那几个运动的合运动；那几个运动就叫这个实际运动的分运动。

（2）合运动与分运动的特性①运动的独立性：一个物体同时参与两个（或多个）运动，其中的任何一个运动并不受其他分运动的影响，而保持其运动性质不变，这就是运动的独立性原理。

各个分运动彼此独立、互不影响，但各个分运动共同的作用决定合运动的性质和轨迹。

②运动的等时性：各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等。

③运动的等效性：各分运动叠加起来与合运动有相同的效果。

④运动的同一性：各分运动与合运动是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动。

2．运动的合成与分解（1）运动的合成与分解的含义已知分运动求合运动，叫做运动的合成；已知合运动求分运动，叫做运动的分解。

（2）运动的合成与分解的法则------平行四边形定则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，如位移、速度、加速度的合成与分解。

位移、速度、加速度都是矢量，所以运动的合成与分解遵从平行四边形定则。

（3）位移和速度的合成与分解①由分位移（分速度）求合位移（合速度）叫做位移（速度）的合成；由合位移（合速度）求分位移（分速度）叫做位移（速度）的分解②位移和速度都是矢量，位移和速度的合成和分解都遵从平行四边形定则。

3．合运动性质的判断判断合运动是直线运动还是曲线运动，依据是物体所受的合外力或物体的合加速度方向与合速度方向是否在一条直线上。

只要合外力或合加速度方向与合速度方向在一条直线上，物体的合运动就一定是直线运动；只要合外力或合加速度方向与合速度方向不在一条直线上，物体的合运动就一定是曲线运动。

两个直线运动的合运动有以下几种情况：（1）两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动，合速度v由平行四边形定则求解。

（2）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动，并且合运动的初速度为零，合加速度a由平行四边形定则求解。

运动的合成与分解1.遵循的法则位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则. 2.合运动与分运动的关系(1)等时性：合运动和分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时停止. (2)独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他运动的影响. (3)等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果. 3.合运动的性质判断⎩⎨⎧加速度(或合外力)⎩⎪⎨⎪⎧ 变化：非匀变速运动不变：匀变速运动加速度(或合外力)方向与速度方向⎩⎪⎨⎪⎧共线：直线运动不共线：曲线运动4.两个直线运动的合运动性质的判断标准：看合初速度方向与合加速度方向是否共线.题目1.(教科版必修2P4第2题)(多选)一质点做曲线运动，它的速度方向和加速度方向的关系是( )A.质点速度方向时刻在改变B.质点加速度方向时刻在改变C.质点速度方向一定与加速度方向相同D.质点速度方向一定沿曲线的切线方向答案AD2.(人教版必修2P7第2题改编)(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图1所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是()图1A.风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作B.风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害C.运动员下落时间与风力无关D.运动员着地速度与风力无关答案BC3.(多选)物体受到几个力的作用处于平衡状态，若再对物体施加一个恒力，则物体可能做()A.匀速直线运动或静止B.匀变速直线运动C.非匀变速曲线运动D.匀变速曲线运动答案BD4.(人教版必修2P6演示实验改编)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹.图2中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是______(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是______(填轨迹字母代号).实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向______(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做曲线运动.图2答案 b c 不在5.(人教版必修2P4演示实验改编)如图3甲所示，在一端封闭、长约1 m 的玻璃管内注满清水，水中放置一个蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧.然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动.假设从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每1 s 上升的距离都是10 cm ，玻璃管向右匀加速平移，每1 s 通过的水平位移依次是2.5 cm 、7.5 cm 、12.5 cm 、17.5 cm.图乙中，y 表示蜡块竖直方向的位移，x 表示蜡块随玻璃管运动的水平位移，t ＝0时蜡块位于坐标原点.图3(1)请在图乙中画出蜡块4 s 内的运动轨迹； (2)求出玻璃管向右平移的加速度大小； (3)求t ＝2 s 时蜡块的速度大小v . 答案 (1)见解析图 (2)5×10－2 m/s 2 (3)210m/s 解析 (1)蜡块在竖直方向做匀速直线运动，在水平方向向右做匀加速直线运动，根据题中的数据画出的轨迹如图所示.(2)由于玻璃管向右为匀加速平移，根据Δx ＝at 2可求得加速度，由题中数据可得：Δx ＝5.0 cm ，相邻时间间隔为1 s ，则a ＝Δx t 2＝5×10－2 m/s 2(3)由运动的独立性可知，竖直方向的速度为 v y ＝yt＝0.1 m/s水平方向做匀加速直线运动，2 s 时蜡块在水平方向的速度为v x ＝at ＝0.1 m/s2则2 s时蜡块的速度：v＝v2x＋v2y＝10m/s.。

重点：正交分解、解直角三角形等方法。

说明：（1）分运动合运动例1. 如图1所示，在河岸上用绳拉船，拉绳的速度是，当绳与水平方向夹角为θ时，船的速度为多大？际效果分别是：使绳子缩短和使绳子绕滑轮顺时针旋转，设船速为，沿绳子方向的分速度为，垂直绳子的分速度为，如图2所示。

=/cosθ, 而=得=/ cosθ点评：运动的合成是唯一的，而运动的分解是无限的，在实际问题中通常例2.有关运动的合成，以下说法中正确的是[ ]A.两个直线运动的合运动一定是直线运动B.两个不在一直线上的匀速直线运动的合运动一定是直线运动C.两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动D. 匀加速运动和匀速直线运动的合运动一定是直线运动解析：两个直线运动合成，其合运动的性质和轨迹由分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系来决定：两个匀速直线运动的合运动无论它们的方向如何，它们的合运动仍是匀速直线运动. 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运动——两者共线时为匀变速直线运动，两者不共线时为匀变速曲线运动。

两个匀变速直线运动的合运动仍为匀变速运动——当合初速度与合加速度共线时为匀变速直线运动，当合初速度与合加速度不共线时为匀变速曲线运动。

所以，正确选项为B、C点拨：判别两个分运动合成的合运动是否为直线运动，要看其合运动的初速度与合运动的加速度是否在同一条直线上。

三、小船过河专题：1.最短时间过河：水流只会将小船推向下游，要使过河时间最短，则船自身的速度v1全部用来过河，即船自身的速度v1垂直于河岸，船舷垂直于河岸，如图3最短时间为t m=s/v=d/v1此过程位移s=vd/v1 v=（1）v1＞v2时，为使位移最小，合速度与河岸垂直，v1偏向上游（船舷偏向上游），与上游河岸的夹角为α，如图4。

cosα=v2/v1时间t=s/v=d/（2）v1＜v2时，不可能构建图4中的平行四边形，为使路程最小，合速度与河岸夹角尽可能接近直角，如图5所示。

运动的合成与分解的概念
运动的合成与分解的概念如下：
1. 运动的合成：从已知的分运动来求合运动，叫做运动的合成。

包括位移、速度和加速度的合成，由于它们都是矢量，所以遵循平行四边形定则。

重点在于判断合运动和分运动，一般地，物体的实际运动就是合运动。

2. 运动的分解：求一个已知运动的分运动，叫运动的分解。

解题时应按实际效果分解，或正交分解。

合运动与分运动之间具有以下关系：
1. 等效性：合运动与分运动在效果上等同，也就是说，一个物体在实际运动中受到的合外力与其分力相同。

2. 等时性：合运动与分运动所用的时间相同。

这意味着，无论我们将物体的运动分解为多少个分运动，它们所花费的时间总和与物体实际运动所花费的时间相同。

3.独立性：合运动与分运动之间相互独立，互不干扰。

这意味着，物体在合运动过程中，各个分运动可以分别进行，而不会受到其他分运动的影响。

4.矢量性：合运动与分运动都是矢量，因此在合成和分解过程中需要遵循平行四边形定则。

物体的运动性质由加速度决定，而运动轨迹（直线还是曲线）则由物体的速度和加速度的方向关系决定。

例如，当物体的速度和加速度方向相同时，物体将沿直线运动；而当它们的方向不同时，物体将沿曲线运动。

掌握运动的合成与分解对于理解物体的运动规律至关重要。

通过学习这些概念，我们可以更好地分析物体的运动状态，并运用数学方法求解相关问题。

然而，要全面了解运动的合成与分解，还需查阅相关资料或咨询专业人士以获取更准确、更详细的信息。

希望本文能为大家提供一定的帮助。