高中物理 第一章 抛体运动本章整合 教科版必修2
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第1节曲线运动教学准备:1.学生实验器材:滑轨、小钢球、条形磁铁.2.演示器材:两个苹果.3.多媒体视频资料:生活中直线运动和曲线运动实例、砂轮磨刀具迸火星、转动雨伞雨滴飞出、旋转陀螺边缘红色墨水滴飞出、荡秋千、“嫦娥一号”奔月等视频资料.4.多媒体设备一套:可供播放 ppt 课件和视频资料等.教学过程:请同学们完成例1.3. 物体做曲线运动的条件趣味问题过渡教师手持两个小苹果提问:想让苹果做直线运动,有几种办法?如果想让苹果做曲线运动呢?(把一个苹果抛给坐在后面的某位同学,用手拨动另一个沿水平桌面滚动的苹果,使苹果拐弯转向坐在第一排的同学.引导大家思考,物体怎样才能做曲线运动呢?受到什么样的力呢?比如刚才的苹果做直线运动是也受重力、支持力和讨论回答.自由下落、竖直上抛、沿直线在桌面上滚动等.讨论回答.水平或斜向抛出、对在桌面上滚动的苹果施加一个侧向力的作用.接苹果讨论回答.必须受力.必须受到一个与初速度方向不在同一条直线上的力.激起学生兴趣,引发课堂教学氛围的一个小高潮.苹果尽量选择较小而圆的,即方便滚动又要考虑安全性.()A.曲线aB.直线bC.曲线cD.三条线均有可能课外延伸播放“香蕉球”视频资料,讨论怎样能踢出“香蕉球”.讨论交流.引起高潮,激发学生对物理学习的兴趣,体验应用所学知识解决实际问题的成就感.布置作业1.上网查阅场地自行车赛的图片和相关资料,讨论说明为什么场地自行车赛的轨道是倾斜的?记录作业.充分利用网络资源,设计探究性作业,激发学生进一步思考的兴趣,并通过制作飞镖提高学生的2.汽车在盘山公路上动手能力和协作能力.行驶为什么要控制车速不能过快?3。
第二节 运动的合成与分解教学过程:一、运动的独立性在共同必修1中,我们已经学习了分析一维运动v 0做匀速直线运动的小球〔如下图〕,如果取t 0=0时刻的位置坐标x 0=0,小球的运动方向为坐标的正方向,那么在经过任意时间t 后,小球的位移为:x 0=v 0t .对于一个以加速度a 做匀加速直线运动的汽车〔如下图〕,如果在t 0=0时刻的位置坐标x 0=0,初速度v 0=0,取汽车的运动方向为坐标的正方向,在经过任意时间t 后,汽车的位移为:221at x =.如果小球做自由落体运动〔如下图〕,在t 0=0时刻的位置坐标y 0=0,初速度v 0=0,取小球的运动方向为坐标的正方向,那么在经过任意时间t 后,小球的位移为:221gt y =.如果小球的运动不是一维运动,比如我们将足球以某一个角度抛出,其运动的轨迹不是直线,而是曲线.如何研究、描述这样的曲线运动呢?在物理学中,我们通常采用运动的合成与分解的方法来研究曲线运动.即一个复杂运动可以视为假设干个互不影响的、独立的分运动的合运动.例如,以某一个角度飞出的足球的曲线运动,在军事演习中空中飞行的炮弹等,可以视为一个沿水平方向的分运动与另一个沿竖直方向的分运动的合运动,并且两个分运动不相互影响,具有独立性.如何理解运动的独立性呢?让我们来做个实验.[合作探究]运动的独立性在如下图的装置中,两个相同的弧形轨道M 、N ,分别用于发射小铁球P 、Q ;两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相同.将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两个小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、NEM的高度,只改变小铁球P到达桌面时的速度的竖直方向分量的大小,再进行实验,结果两个小铁球总是发生碰撞.实验结果说明,改变小铁球P的高度,两个小球仍然会发生碰撞.说明沿竖直方向距离的变化,虽然改变了两个球相遇时小球P沿竖直方向速度分量的大小,但并不改变小球P 运动并不影响它在水平方向上的运动.另外,我们还可以用实验证明,小球在水平方向上的运动也不影响它在竖直方向上的运动.也就是说,竖直方向上的运动与水平方向的运动互不影响,是独立的运动.这就是运动的独立性.运动的独立性原理又叫运动的叠加性原理,与功的原理、力的独立性原理合称中学物理三大原理,它是“运动的合成、分解〞形成的前提,是解决复杂运动方法形成的关键点.二、运动的合成和分解我们对曲线运动有了基本认识,它比直线运动复杂,为研究复杂的运动,就需要把复杂的运动分为简单的运动.下面我们来学习一种常用方法——运动的合成和分解.运动和分运动〔1〕做以下演示实验:a.在长80~100 cm、一端封闭的管中注满清水,水中放一个由红蜡做成的小圆柱体R〔要求它能在水中大致匀速上浮〕,将管的开口端用胶塞塞紧.b.将此管紧贴黑板竖直倒置,蜡块就沿玻璃管匀速上升,做直线运动,记下它由A移动到B所用的时间.C.然后,将玻璃管重新倒置,在蜡块上升的同时,将玻璃管水平向右匀速移动,观察到它是向斜向右上方移动的,经过相同的时间,它由A运动到C.〔2〕分析:红蜡块可看成是同时参与了下面两个运动:在玻璃管中竖直向上的运动〔由A到B〕和随玻璃管水平向右的运动〔由A到D〕.红蜡块实际发生的运动〔由A到C〕是这两个运动合成的结果.〔3〕用CAI课件重新对比模拟上述运动.〔4〕总结得到什么是分运动和合运动运动和随管做的水平方向的运动,叫做分运动.红蜡块实际发生的运动叫做合运动.运动的位移〔速度〕叫做合位移〔速度〕;分运动的位移〔速度〕叫做分位移〔速度〕.2.运动的合成和分解:〔1〕分运动合运动.〔2〕运动的合成和分解遵循平行四边形定那么.[例题剖析]如果在前面所做的实验中玻璃管长90 cm,红蜡块由玻璃管的一端沿管匀速地竖直向上运动,同时匀速地水平移动玻璃管,当玻璃管水平移动了80 cm运动过程所用的时间为20 s,求红蜡块运动的合速度.〔1〕说明红蜡块参与了哪两个分运动.〔2〕据实验观察知道,分运动和合运动所用的时间有什么关系?〔3〕红蜡块的两个分速度应如何求解?〔4〕如何分解合速度?[方法引导]红蜡块沿玻璃管匀速竖直向上的运动和玻璃管水平的移动是两个分运动.这是一个分运动求合运动运动和合运动所用时间是相同的,可以先分别求出分运动的速度,再求合速度;也可以先求出合位移的大小,再算出合速度.这里我们用第二种方法.[教师精讲]根据平行四边形定那么求合位移,如上图所示AC 2=AB 2+AD 2,所以合位移22AD AB +=1.2 m合速度的大小为:m/s 100.62-⨯==tAC v 合速度与合位移的方向相同.解法二:[教师精讲]竖直方向的分速度s m sm v /045.0209.01==水平方向的分速度s m s m v /04.0208.02== 合速度:s m v v v /100.622221-⨯=+=合速度与合位移的方向相同.同学们可以比较一下上面的两种方法求合速度,所得的结果完全相同.[例题剖析]飞机以300 km/h 的速度斜向上飞行,方向与水平方向成30°角.求水平方向的分速度v x 和竖直方向的分速度v y .[方法引导]飞机斜向上飞行的运动可以看作是它在水平方向和竖直方向的两个分运动的合运动.把v =300km/h 分解,就可以求得分速度.[教师精讲]v x =v cos30°=260 km/hv y=v sin30°=150km/h如果两个分运动都是匀速直线运动,由于分速度矢量是恒定的,合速度矢量也是恒定的,所以合运动也应该是匀速直线运动.如前面我们看到的蜡块的合运动,就是匀速直线运动.但是,如果水平加速移动玻璃管,由于水平分速度矢量不再是恒定的,合速度矢量也不再是恒定的,蜡块就不能做直线运动了.如以下图画出了蜡块运动时每隔一秒所到达的位置,可以看出蜡块是沿着曲线运动到C点的.这里我们看到,两个直线运动的合运动可以是曲线运动.反过来,一个曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动.分别研究这两个方向上的受力情况和运动情况,弄清作为分运动的直线运动的规律,就可以知道作为合运动的曲线运动的规律.以后,我们将用这种办法研究平抛运动和斜抛运动.[巩固训练]运动,以下说法正确的选项是〔〕运动一定是变速运动运动速度的方向不断地变化,但速度的大小可以不变运动的速度方向可能不变运动的速度大小和方向一定同时改变答案:ABF1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,假设突然撤去外力F1,那么物体的运动情况是〔〕F1的方向做匀加速直线运动F1的方向做匀减速直线运动运动运动,也可能做曲线运动答案:D课堂小结本节课我们主要学习了:1.运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动.运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上.3.当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角α时,物体做曲线运动.运动和分运动.运动的合成和分解.6.运动的合成和分解遵循平行四边形定那么.运动和合运动具有等时性.布置作业课本P48作业1~4题.板书设计一、运动的独立性运动可以视为假设干个互不影响、独立的分运动的合运动.2.实验与探究:运动的独立性.二、运动合成与分解的方法活动与探究阅读并讨论习题中最后一道题,试着由理论得出结论并寻某某验探究,总结是否与理论推理一致.总结:对学生的研究过程给予评价,最后提出假设两个分运动都是匀加速运动,其运动轨迹如何?两个分运动都是初速度为零的匀加速运动,其运动轨迹又是如何?。
第一章抛体运动运动的合成与分解1.合运动与分运动的关系:(1)等效性(2)等时性(3)独立性2.关联速度问题:(1)类型特点。
类型情境模型特点杆点(面) 关联问题(1)杆的一端和一个物体的某点(面)接触,两物体通过绳(杆)相牵连,当两物体都发生运动时,两物体的速度不相等;(2)因为二者始终接触,两物体的速度沿绳或杆方向的分速度大小是相等的。
(2)关联速度问题的分析思路:3.运动的合成与分解的关键词转化:【典例】(2021·泸州高一检测)如图所示,小车A用绳子绕过不计摩擦的定滑轮与物体B相连。
当小车A以恒定的速度v向左运动时,则对于物体B来说,下列说法正确的是( )A.匀速上升B.减速上升C.物体B受到的拉力小于物体B受到的重力D.物体B受到的拉力大于物体B受到的重力【解析】选D。
由图知,绳子与水平方向的夹角为θ,根据平行四边形定则有:沿绳子方向的速度v绳=v cos θ,沿绳子方向的速度等于物体B的速度,运动的过程中,θ角减小,则v增大。
所以物体做加速上升运动。
物体的加速度方向向上,根据牛顿第二定律,知绳子的绳拉力大于物体B的重力。
故D正确,A、B、C错误。
故选D。
如图所示,有两条位于同一竖直平面内的水平轨道,轨道上有两个物体A和B,它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接,物体A以速率v A=30 m/s匀速运动,在绳与轨道成30°角时,物体B的速度大小v B为()A.5 m/s B.10 m/sC.20 3 m/s D.2033m/s【解析】选C。
将B点的速度分解如图所示,则有:v2=v A,v2=vBcos30°,解得:v B=vAcos30°=3032m/s=20 3 m/s,故C正确。
平抛运动的临界极值问题1.问题特点:平抛运动受到某种条件的限制时就构成了平抛运动的临界问题,其限制条件一般有水平位移和竖直高度两种。
2.确定临界轨迹的思路:(1)当受水平位移限制时,其临界轨迹为自抛出点到水平位移端点的一条抛物线。
高中物理学习材料桑水制作第一章抛体运动【学习目标】1.通过对抛体运动的学习,掌握平抛运动和斜抛运动的规律,同时体会分析曲线运动的基本方法——运动的合成和分解。
2.能把本章内容和生活中的事例相联系,主动参与,自主探究抛体运动规律并体会物理学的思想。
3.通过学习应用频闪照相进行科学探究的典型例子,巩固必修1模块中所学物理实验的基本技能。
第1节曲线运动【学习目标】1.了解曲线运动,知道物体做曲线运动时的瞬时速度的方向。
2.通过实验理解物体做曲线运动的条件,并能用于分析曲线运动的一些实例。
3.总结研究曲线运动的几个实验,认识复杂运动与简单运动的关系。
体会当所取的变量足够小时,变和不变的统一性,直和曲的统一性。
【阅读指导】1.物体___________________是曲线的运动,叫做曲线运动2.物体做曲线运动时,它在不同位置的速度方向一般是____________,实验表明,质点在做曲线运动时,在某一位置的速度的方向就是________________________________。
3.通过对课本图1-1-5研究,从很短很短的距离看,一切曲线运动都可以当成___________,由此可见,曲线运动的瞬时速度与__________________________的意义在本质上是相同的。
4.曲线运动是一个变速运动。
根据牛顿第二定律,要使物体速度发生改变,必须对物体_______________________。
当运动物体___________________________________________时,物体就做曲线运动。
【课堂练习】★夯实基础1.做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是()A.速率 B.速度 C.加速度 D.合外力2.物体做曲线运动()A .速度的方向时刻在改变B .速度大小一定会改变C .速度的方向始终沿曲线的切线方向D .不一定是变速运动3.下列说法中正确的是( )A .做曲线运动的物体速度方向必定变化B .速度变化的运动必定是曲线运动C .加速度恒定的运动必定是曲线运动D .加速度变化的运动必定是曲线运动4.下列几种说法正确的是( )A .物体受到变力作用,一定做曲线运动B .物体受到恒力作用,一定做匀变速直线运动C .当物体所受的合外力方向改变,物体的就一定做曲线运动D .当物体所受的合外力方向和速度的方向有夹角(夹角不为0°或180°)时,物体一定做曲线运动★提升能力5.关于运动和力,下列说法中正确的是( )A .物体运动的方向总与所受合外力的方向一致B .物体加速度的方向总与所受合外力的方向一致C .原来受力平衡的物体,突然失去某一个力时,一定会产生加速度,加速度的方向与失去的那个力的方向相同D .物体受到合外力越大,它的加速度就越大6.如图所示,小车内有一光滑的斜面,当小车在水平轨道上向右做匀速直线运动时,小物块A 恰好能与斜面保持相对静止,若小车在某时刻因撞击迅速停止,则在小车停止后,小物块( )A .沿斜面滑下B .沿斜面滑上去C .仍与斜面保持相对静止D .离开斜面做曲线运动7.一质点做曲线运动,其轨迹从上到下,关于它通过中点时的速度v 的方向,加速度的方向可能正确的是( )A B C D8.我们骑摩托车或自行车以较大速度通过弯道时,车身一般会向弯道内侧倾斜,为什么?9.一质点在恒力F 作用下,在xOy 平面内从O 点运动到M 点的轨迹如图所示,则恒力v a v a v aa vF可能()A.沿x+方向B.沿x-方向C.沿y+方向D.沿y-方向第2节运动的合成与分解【学习目标】1.了解合运动与分运动的特点。