《人民教育出版社高中物理新課標精品必修課2：5.2粒子在平面中的運動.doc》由會員分享，可在線閱讀。 更多相關《人民教育出版社高中物理新課程標準必修課2精品教案：5.2》粒子在平面上的運動.doc（11頁珍藏版）》請在163圖書館搜索。
1. 2 質點在平面內的運動 質點在平面內的運動 文本教學設計 文本教學設計 總體設計 總體設計 本節提供了解決復雜運動的基本方法，即運動的合成與分解。 通過運動的綜合與分解，我們可以把復雜運動看成是幾個簡單運動的組合運動，通過研究部分運動的性質和軌跡來確定組合運動的性質和軌跡，通過研究規律進一步研究曲線的簡單直線運動。 運動定律。 例如：平面運動、機械振動。 這種方法不僅在力學中廣泛應用，而且在電磁學中也廣泛應用。 例如，帶電粒子在電場和磁場中的運動，帶電粒子以一定角度運動注入均勻磁場中的螺旋運動，需要采用運動合成和分解的方法來分析和求解。 通過本節的學習，進一步鞏固了向量合成的一般規律——平行四邊形。
2.邊規則進一步強化了向量運算中的可逆性原理和等價思想。 教學重點 教學重點 1. 理解運動的合成和分解的概念。 2.掌握運動的合成與分解方法。 教學難點 教學要點 難點 1、在具體問題中，確定和運動、分運動。 2. 理解兩個直線運動的和運動可以是直線運動，也可以是曲線運動。 上課安排 上課安排 2 課時 三維目標 三維目標 知識與技能 1、在具體情況下，認識什么是組合運動和分割運動，并知道它們的同時性和獨立性。 2、認識運動的合成和分解，理解運動的合成和分解遵循平行四邊形規則。 3.能夠運用圖表和計算方法解決位移和速度的合成和分解問題。 過程和方法 1.通過對拋射運動的觀察和思考，了解一種運動可以與幾種不同的運動相關聯
3、效果是一樣的，可以體驗等價替代的方法。 2.通過觀察和思考演示實驗，可以了解運動的獨立性，學會化繁為簡的研究方法。 3.掌握運用平行四邊形法則處理簡單向量運算問題的方法。 情感態度和價值觀進行討論和交流，培養敢于表達的習慣和用科學語言嚴謹表達的能力。 課前準備 課前準備 教具：多媒體課件、小球、紅蠟燭運動演示裝置。 知識準備：力的合成與分解的知識。 教學流程 教學流程 導入 新導入 新課演示 導入演示 導入 教師演示 教師演示：對于演示中的直線運動，無論是勻速直線運動還是勻加速直線運動，一維坐標，根據各自的運動規律，可以隨時確定粒子的位置，進而知道其運動軌跡。 如果以上彈丸等更復雜
4、運動量比較復雜怎么辦？ 在本課中，我們將學習粒子在平面中的運動。 復習介紹 復習介紹 在上一課中，我們學習了曲線運動的定義、性質以及物體做曲線運動的條件。 讓我們回顧一下這些問題： 1. 什么是曲線？ 移動？ 2、如何確定做曲線運動的物體在某一時刻的速度方向？ 3、物體在什么情況下做曲線運動？ 學生回憶并回答問題： 1、運動軌跡是曲線運動。 2、粒子在某一點的速度方向是沿著該點曲線的切線方向。 3. 當物體上的合力方向與其速度方向不在同一直線上時，物體作曲線運動。 我們對曲線運動有了一個大概的了解。 了解了，但是我們還沒有對曲線運動進行深入的研究。 研究曲線運動需要什么方法？ 本課我們將研究這個問題。
5、促進新課程合作交流：我們如何研究直線運動？ 可以沿著物體或質點運動的軌跡建立直線坐標系，通過物體或質點點坐標的變化來確定其位移，從而達到研究物體運動過程的目的。 物體以初速度v0、加速度a0作勻加速直線運動。 t時刻后，物體的位移為x=v0t+ 2 2 1 at，物體的速度為v=v0+at。 這是學生們都熟悉的規則。 這里我們可以將物體的位移x視為x=x1+x2 ，其中x1=v0t x2= 2 2 1 處物體的速度v可視為v=v1+v2，其中v1=v0, v2= a0t。 物體的加速度a可以看成a=a1+a2形式，其中a1=0
6.a2=a0。 問題1：x1、v1、a1表示的運動屬于什么形式？ 問題2：x2、v2、a2表示的運動屬于什么形式？澄清：1、對于前者，質點的運動軌跡為直線，位移均勻增加，速度不變，加速度為零，所以該運動是勻速直線運動。 2、對于后者，質點運動軌跡為直線，位移增大。 它變得越來越大，越來越快，初速度為零，速度勻速增加，加速度不變，所以這個運動是初速度為零的勻加速直線運動。 現在我們可以看到，我們把這個物體的運動分解為兩種運動：一種是勻速直線運動，速度為v0；一種是勻速直線運動，速度為v0； 另一種是勻加速直線運動，初速度為0，同方向加速度為a0。 可以說這種方法可以將一個比較復雜的運動轉換成兩個或者幾個比例
7. 更簡單的動作。 這種方法稱為運動分解。 事實上，運動的分解不僅可以應用于直線運動，也可以應用于曲線運動。 讓我們探討一下如何應用運動的合成和分解。 研究曲線運動。 實驗與探索 實驗與探索 如圖所示，一根長約1 m、一端封閉的玻璃管中充滿清水。 將紅蠟制成的小圓柱體R放入水中，將玻璃管的開口端擰緊橡皮塞。 （圖A）將玻璃管翻轉過來（圖B）。 蠟塊R將沿著玻璃管上升。 如果把米尺放在旁邊高中物理倒置問題教學設計，可以看到蠟塊以大致恒定的速度上升，即蠟塊R沿著玻璃管上升。 物塊以勻速直線運動。 再次將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時，將玻璃管勻速向右水平移動，觀察蠟塊的運動情況。 （圖C）問題：從A到B觀察黑板背景前面的過程，可以發現蠟塊是由
8、是勻速直線運動高中物理倒置問題教學設計，C過程中蠟塊做什么樣的運動？ 注：學生的回答方式可能有多種。 教師要注意引導學生大膽猜測，但不能給出具體答案，為后面的探索奠定基礎。 基本。 教師指導：對于直線運動，很明顯它的運動軌跡是一條直線。 直接建立線性坐標系即可解決問題。 但如果是運動軌跡不確定的運動，是否可以這樣處理呢？ 顯然不能。 這時候我們就可以選擇平面內的坐標系。 比如選擇我們最熟悉的平面直角坐標系。 我們來看看如何研究平面直角坐標系中物體的運動。 1、蠟塊位置建立如圖所示平面直角坐標系：選擇蠟塊開始移動的位置為原點，水平向右方向和垂直向上方向為正方向分別為 x 軸和 y 軸。 在觀察中，我們有
9、發現蠟塊在玻璃管內勻速上升，所以我們假設蠟塊勻速上升為vy，玻璃管向右勻速運動為vx。 從蠟塊開始移動的那一刻開始，我們就可以得到蠟塊在t時刻的位置P(x,y)。 問題：如何得到P點的兩個坐標？ 學生討論：蠟塊雙向勻速直線運動，所以可以通過勻速直線運動的位移公式x=vt得到x、y，即x=vxt y=vyt。 這樣，我們就可以在蠟塊運動過程中隨時確定其位置。 然而，僅僅知道蠟塊正在做什么樣的運動是不夠的。 ，我們還需要知道蠟塊的運動軌跡是什么樣的。 2、蠟塊的運動軌跡在數學中，關于兩個變量x和y的方程可以表示直線或曲線。 現在我們想要找到
10. 蠟塊的運動軌跡。 其實我們只需要找到表達蠟塊運動軌跡的方程即可。 問題：觀察我們剛剛獲得的關于蠟塊位置的兩個方程。 我們發現，這兩個關系中，除了x和y之外，還有一個變量t。 我們應該如何得到蠟塊的軌跡方程呢？ 討論：根據數學消元法，我們可以從這兩個關系表達式中消去變量t，就可以得到關于兩個變量x和y的方程。 事實上，我們前面得到的兩個關系式就相當于我們在數學中學過的參數方程。 消除t的過程實際上就是消除參數的過程。 從蠟塊的位置坐標不難得到它的軌跡方程：y=xvvxy。 可以看出，這個方程代表的是一條經過原點的直線，即蠟塊相對于黑板做直線運動。 問題探索 問題探索 如果我們不從蠟塊開始
11、以運動開始時的位置為坐標原點，對其運動軌跡的研究結論是否一致？如圖所示，我們假設蠟塊開始運動時位置P的坐標為（x0 ，y0)，則蠟塊在t時刻的位置Q的坐標為x=x0+vxt，y=y0+vyt。 兩個方程 消去 t，得到 y= xyvv x+(y0- xyvv x0) 由于 vy、vx、x0 和 y0 都是常數，所以這個方程仍然表示一條傾斜的直線。 因此，坐標原點甚至坐標軸方向的選擇不會影響對物體運動軌跡特征的研究結論。 既然這個方程所代表的直線就是蠟塊的運動軌跡，那么如果我們想求出蠟塊在任意時刻的位移，是不是可以通過這條直線來做呢？ 3.、蠟塊的位移。 蠟塊開始移動時位于該坐標處。
12、原點O(0, 0)經過時間t移動到P(vxt,vyt)，所以這個過程中蠟塊的位移就是線段OP的長度 sOP= 2222 )()( yxyx 。蠟塊的位移 s 我們也可以這樣求解大小： 如圖所示，在時間 t 內，蠟塊在 x 方向的位移為 sx=vxt，在 y 方向的位移為 sy= vyt.蠟塊的實際位移為sx，sy為相鄰邊形成的矩形的對角線，顯然，s= 2222 yxyx vvtss 圖中的切線tan= xyss = xyvv 4、蠟塊的速度。物體在某個過程中的速度等于該過程的位移除以這個位移發生所需的時間。
13、蠟塊任意時刻的位移OP=2222 yx vvtyx，所以我們可以直接計算出蠟塊的速度。 學生推導出速度公式：v= 22 22 yx yx vv t vvt t OP。 分析： 分析：vy 和 vx 都是常數，v= 22 22 yt yx vv t vvt t OP 也是常數。 也就是說，蠟塊的速度不變，即蠟塊以勻速直線運動。 在這個實驗中，我們看到的蠟塊的實際運動是相對于黑板向右上方的運動。 它由向上和向右兩個子運動組成。 我們比較了蠟塊沿著玻璃管的向上運動和它沿著玻璃管的運動。 向右的運動稱為該運動的兩部分運動； 蠟塊相對于黑板向右上方的運動稱為和運動。 概念：求部分運動之和
14、運動的過程稱為運動的綜合； 將運動與運動之和相除的過程稱為運動分解。 實驗與探索 實驗與探索（閃光演示，探索運動的獨立性） 在下面的裝置中，兩條相同的弧線軌道M和N分別用于發射小鐵球P和Q； 兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D； 調整電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等。 操作：將小鐵球P和Q分別吸引到電磁鐵C和D上，然后切斷電源，使兩個小鐵球同時以相同的初速度v0離開軌道。 M、N下端頂出； 增大或減小軌道M的高度，只改變小鐵球P到達臺面時速度垂直分量的大小，然后進行實驗。 結果：兩個小球總是同時出現
15. 當到達E時，發生碰撞。 結論：實驗結果表明，如果改變球P的高度物理資源網，兩個球仍然會發生碰撞。 盡管兩個球相遇時球P的距離發生了變化，但它表明沿垂直方向的距離發生了變化。 沿垂直方向的速度分量的大小不會改變球P沿水平方向的速度分量的大小。 因此，一旦兩個球處于同一水平面上，它們就會發生碰撞。 這說明球在垂直方向上的運動速度并不影響它在水平方向上的運動。 實施例1 如果前面實驗中的玻璃管長90厘米，紅色蠟塊從玻璃管一端沿管勻速垂直向上移動，同時向玻璃管水平移動向右。 當玻璃管水平移動80厘米時，紅色蠟塊到達玻璃管的另一端。 整個動作需要20秒。 求紅色蠟塊的總速度。 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 總速度： v= 2 2 2 1 vv =6.0 10 -2 m/s 合速度與合位移方向相同，學生可利用此方法求合位移。 交流與探索 交流與探索 既然我們已經討論了玻璃管中蠟塊的運動，那么請考慮一下在現實生活中我們遇到的哪些物體與蠟塊有類似的運動過程。 典型例子：船過河。 討論船在水中的運動。 課件展示：（閃）分別選擇“靜水中的船”和“動水中的船”。 單擊中間按鈕來演示船的運動。 還可以利用課件改變船的速度、水流的速度、船運動的方向，讓學生感性地理解運動的意義。
17.合成與分解。 參考：小船過河時的運動與玻璃管中蠟塊的運動基本相同。 首先，當船過河時，它會有自己的移動速度。 當它開始行走時，同時由于水流的作用，它必須跟隨水流以獲得與水流速度相同的速度。 船的速度一般與河岸成一定的角度，但水流到船的速度是沿著河岸的，所以船的實際運動路徑是這兩個運動綜合的結果，合成速度取決于兩個速度的大小和方向。 例2 已知船舶在靜水中的航速為v1=4m/s。 現在讓船渡過某條河流。 假設河流兩岸是理想的平行線，河流寬度d=100m，河水流速v2=3m/s，方向與河岸平行。 試分析：（1）為了使船在最短的時間內過河，
18. 標題是什么？ 最短時間是多少？ 到達彼岸又如何？ 船的排水量是多少？ （2）為了使船過河時的航行距離最小，船的航向應該怎樣？ 過河需要多長時間？ 分析： 分析：船同時參與兩種運動：一種是船相對于水的運動，它的速度是船在靜水中的速度 v1= 4 m/s，方向與船頭方向相同； 另一個是船相對于水的運動。 水上漂流的運動，其速度等于河水流速v2=3m/s，方向平行于河岸，與水流方向相同，指向下游。 船在河中的實際運動（站在岸邊的觀察者看到的運動）就是由上述兩個運動組成的。 根據運動的獨立性和等時性，過河時間取決于河岸垂直速度，與水流速度無關。 然而，船過河時的運動軌跡取決于合速度的方向。 顯然和水流的速度有關系
19. 部門。 答案： 答：（1）根據運動的獨立性和等時性，當船舶垂直于河岸方向的分速度v最大時，過河所需的時間最短。 假設船頭指向上游，夾在上游河岸之間。 角度為 所需時間為 t= sin 1 vd。 顯然，當sin=1，即=90時，v最大，t最小。 此時船體垂直于河岸，船頭始終直接指向對岸，但船的實際航向是斜下游的，如圖所示。 最短過河時間為tmin= 4 100 1 vds=25 s。 船舶排水量為 s=vt= 22 min 2 2 2 1 34
v 25 m=125 m。 當船過河時，已經到了對岸的下游A處。 其沿水流的位移為x== 4 1003 1 2 v dv m=75 m。 (2) 因為v1v2，船的合速度垂直于河岸時，船的渡過距離最短。 假設此時船速v1的方向（船頭方向）是斜上游且與河岸成一定角度，如圖所示，則cos= 4 3 1 2 vv , =4124。 船舶實際航速為：v合=222 2 2 1 34 vvm/s=7m/s。 因此，過河時間：t=ss vd 7 7100 7 100 合38 s。 思維拓展 思維拓展 當船舶在靜水中的航行速度v1大于當前速度v2時，船舶的最短航程就是河流的寬度。 這時，船
21. 頭部指向應與上游河岸成一定角度，cos= 1 2 vv。 如果水流速度v2大于船舶在靜水中的航行速度v1，那么無論船舶的航行方向（船頭的方向）如何，它總是受到水的驅動。 順流而下，那么，怎樣才能盡量縮短順流漂流的距離，從而使航程最短呢？如圖所示，以v2向量的末端為圓心，以v1的大小為半徑，做一個圓圈。 當合速度方向與圓相切時，合速度方向與河岸夾角最大，此時航程最短。 從圖中可以看出sin= 2 1 vv，最短航程為s=dv vd 1 2 sin。 此時，船頭指向應與上游河岸成一定角度，cos=2 1 vv。 摘要： 總結：小船過河問題一般有最短渡河時間的題有兩類： 1.關于最短時間，可以
22、根據運動等時原理，求解了船舶逆水部分運動時間。 由于河流寬度不變，只有當船舶逆水速度v1垂直于河岸時，垂直于河岸方向的分速度最大，因此必然有tmin=1 vd 。 2、關于最短航程，應注意比較水流速度v2和船舶在靜水中的速度v1。 如果v1v2，船舶的最短航程等于河流寬度d。 此時，船頭指向應與上游河岸成一定角度，cos = 1 2 vv； 如果v2v1，則最短航程s= 1 2 vvd。 此時，船頭指向應與上游河岸成一定角度，cos=2 1 vv。 思考與討論 思考與討論 如果物體在一個方向上的分運動是勻速直線運動，垂直于它的方向上的部分運動是勻加速直線運動。 聯合運動的軌跡是怎樣的？ 尖端
23.：提示：勻速運動速度v1和勻速運動初速度的合速度應該如圖所示，且加速度a和v2方向相同，那么a和v之間一定有一個角度，所以軌跡是一條曲線。 知識拓展 知識拓展 1. 組合運動和分割運動總是同時開始和結束。 沒有聯合運動，就不會有分割運動。 反之亦然，即沒有分割運動，就不會有組合運動。 對于運動合成與分解過程的這種特性，我們稱之為運動合成與分解的等時原理。 也就是說，物體運動過程中，組合運動的持續時間和各個分運動的持續時間是相等的。 2、在蠟塊的運動過程中，雖然體現出組合運動的運動效果，但各個組成運動仍然保持其獨立性，不會因為參與運動合成而改變其狀態。 在動作合成過程中，各個組成動作是
24. 它們互不影響。 我們稱這種特征為運動合成與分解獨立原理。 課堂訓練 課堂訓練 1. 關于動作的合成，下列說法正確的是（ ） A. 組合動作的速度必須大于各部分動作的速度。 B、兩個勻速直線??運動的組合運動一定是勻速直線運動。 C、兩個直線運動的組合運動一定是直線運動。 D. 兩次局部運動的時間是確定的。 等于它們組合運動的時間 2. 如果兩個分運動的速度相等且恒定，則下列說法正確： ( ) A. 兩個分運動之間的角度為零，組合速度為最大的B。兩個分運動夾角為90°，合速度等于分速度。 C. 隨著部分運動之間的角度增大，合成速度減小。 D. 兩個部分運動之間的角度為120，合成速度等于分鐘。 速度參考答案：參考答案
25、案例： 1、分析： 分析：運動的合成與分解與力的合成與分解遵循同樣的規律，即平行四邊形法則，因此互成一定角度的兩個速度合成的范圍為： |v1-v2| vv1+v2，故A錯誤。 兩個勻速直線??運動的組合運動的軌跡方程為y= xyvvx，說明是直線運動，速度為v= 22 yx vv，說明是勻速運動，所以兩個勻速運動的合力直線運動的運動一定是勻速直線運動，即B正確。 兩個局部運動是直線運動的合運動，它們的運動軌跡取決于兩個局部運動的速度是否改變。 選項C中沒有明確這個問題，因此不能得出組合運動一定是直線的結論，故C錯誤。 根據運動合成和分解的等時性，我們知道兩個部分運動的時間是一定的
26. 如果它們組合運動的時間相等，則 D 是正確的。 答案： 答案： BD 2、分析： 分析： 根據平行四邊形法則，我們知道兩個速度之和的范圍為 |v1-v2|vv1+v2 ，可以判斷，當兩個分速度之間的夾角為為零時，合速度最大，角度為180時，合速度最小，并且合速度的大小隨著兩部分速度夾角的增大而減小。 當兩個分速度夾角增大時，當速度相等且夾角為90°時，合速度不等于分速度，故B錯誤。 當夾角為120°時，合速度等于部分速度。 所以D正確。 答案： 答案：ACD 課堂小結 課堂小結 本課我們學習的主要內容是探索曲線運動的基本方法，運動的合成與分解。 該方法在應用過程中遵循平行四邊形法則。 在實際解決問題的過程中，我們通常會選擇實際看問題
27、目標的運動是復合運動，其他運動是分割運動。 運動的合成與分解包括以下幾個方面： 1、速度的合成與分解。 2、位移的合成與分解。 3、加速度的合成與分解。 分解。 組合運動與分割運動之間還具有以下特點： 1、獨立性原則：各個分割運動相互獨立，互不影響。 2、等時性原理，組合運動和分割運動總是同時開始。 他們同時結束，經歷的時間也是相等的。 作業作業課本《問題與練習》問題1、2、3. 板書設計 板書設計 2. 質點在平面內的運動 1. 蠟塊的位置：x= vxt y=vyt 2. 運動蠟塊軌跡：y= xyvvx 3. 蠟塊位移：s= 22 yx vvt 4. 蠟塊速度：v= 22 yx vv 5. 運動總和
28、整合分解活動及探究活動及探究題目：觀察橡皮的運動軌跡，回答問題。 過程：從鉛筆盒中取出一塊橡皮，用細線系住，用圖釘將線的另一端固定在垂直放置的畫板上，按照上圖所示的方法進行操作。 用鉛筆靠在線條的左側，沿著尺子勻速向右移動。 然后向左移動，來回幾次。 結合實驗現象，討論下列問題。 1. 橡皮的運動由哪兩個運動組成？ 2、組合運動的位移與分運動的位移之間有什么關系？ 3. 合運動的速度 v 和分運動的速度 v1 和 v2 之間有什么關系？ 關系？ 練習詳解 練習詳解 1、答案：解：炮彈水平方向分速度為 vx= =8002 1 m/s=400 m/s，炮彈垂直方向分速度是 vy==800
29. 2 3 m/s692 m/s。 炮彈速度的分解如圖所示。 2.答案：答案：根據問題的含義，當沒有風時，跳傘者的著陸速度為v1，風的效果使他獲得了向東的速度v2，當跳傘運動員登陸時，速度為v如圖所示，在有風的地面上是V1和V2的組合速度。 V = 222 2 2 1 45 VVM/S6.4 m/s。 3.答案：答案：如圖所示，射擊方向應向西有點向西，因為炮彈的速度V1從西到東與船的速度相同，速度為v時，速度為V1的組合速度是V1的組合速度炮彈的速度V2，因此炮彈的方向（即V2方向）應該略微向西。 4.答案：答案：蠟塊的運動軌跡如圖所示。 圖中的點A，B，C和D分別表明T等于1 s，2 s，3 s和4 s。 蠟塊的位置。 設計評論設計評論本節首先介紹實驗設備和研究對象，然后演示兩個過程：紅色蠟塊以均勻的速度上升； 當紅色蠟塊以均勻的速度上升時，玻璃管以均勻的速度水平向右移動。 觀察蠟軌跡傾向于直線，這導致了主題。 為了研究更復雜的運動，可以使用綜合和運動分解的知識。 通過案例分析，我們知道實際運動涉及兩個運動：垂直和水平方向，而實際運動沿著傾斜的直線。 運動的。
