《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 3.2運(yùn)動(dòng)的合成與分解

3.2運(yùn)動(dòng)的合成與分解教學(xué)目標(biāo)：1.理解復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可分解為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)觀念。知道兩個(gè)相互垂直的分運(yùn)動(dòng)可以等效為一個(gè)合運(yùn)動(dòng)，理解運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性、等時(shí)性、等效性。（物理觀念與應(yīng)用）2.理解運(yùn)動(dòng)的合成與分解是處理復(fù)雜運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一種重要思想方法。能用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法研究曲線運(yùn)動(dòng)，掌握化曲為直的科學(xué)思維方法。能從實(shí)際生活中抽象出物理模型，提升模型建構(gòu)能力。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.通過(guò)查閱文獻(xiàn)，了解伽利略研究曲線運(yùn)動(dòng)的方法。通過(guò)伽利略研究曲線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，體會(huì)用科學(xué)方法解決問(wèn)題的一般步驟，培養(yǎng)科學(xué)探究意識(shí)。（科學(xué)探究與實(shí)踐）4.通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)合成與分解知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，解決和解釋自然、生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，感悟物理知識(shí)對(duì)人類生活的積極影響，形成尊重科學(xué)、崇尚真理的價(jià)值觀。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)小船過(guò)河模型分析，使學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)合成與分解的概念，掌握運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法。教學(xué)難點(diǎn)：在具體問(wèn)題中判斷合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)教學(xué)方法：講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：PPT課件，包含小船渡河的動(dòng)畫(huà)。教學(xué)過(guò)程：一、新課導(dǎo)入情境創(chuàng)設(shè)：一艘貨船需要通過(guò)水流恒定的河流將貨物運(yùn)送到正對(duì)岸，如何你是船長(zhǎng)，你會(huì)將船頭指向什么方向以完成要求呢？二、新課講解1、伽利略研究曲線運(yùn)動(dòng)的方法早在17世紀(jì)，伽利略就已經(jīng)提出了研究曲線運(yùn)動(dòng)的方法，他認(rèn)為可以把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)相互垂直方向的運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)象：設(shè)想石塊從一艘勻速行駛的帆船桅桿頂部下落；并假定當(dāng)船停著不動(dòng)時(shí)，石塊從桅桿頂部落到甲板需要的時(shí)間相當(dāng)于脈搏跳動(dòng)2次的時(shí)間，石塊做自由落體運(yùn)動(dòng)；當(dāng)船向前勻速航行時(shí)，使石塊從桅桿頂部同一位置落下，發(fā)現(xiàn)石塊落到甲板上時(shí)間與船停著不動(dòng)時(shí)，石塊從桅桿頂部落到甲板需要的時(shí)間相等，從岸上看石塊的運(yùn)動(dòng)軌跡就是一條曲線。伽利略得出：石塊所做的曲線運(yùn)動(dòng)可看成是由豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)組合而成的。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)稱為石塊的分運(yùn)動(dòng)，而它們的合運(yùn)動(dòng)就是石塊所做的曲線運(yùn)動(dòng)。2、運(yùn)動(dòng)合成與分解的概念（1）合運(yùn)動(dòng)：指在具體問(wèn)題中，物體實(shí)際所做的運(yùn)動(dòng)。（2）分運(yùn)動(dòng)：指物體沿某一方向具有某一效果的運(yùn)動(dòng)。（3）運(yùn)動(dòng)的合成與分解：由分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)的過(guò)程為運(yùn)動(dòng)的合成；反之，由合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)的過(guò)程為運(yùn)動(dòng)的分解。3、運(yùn)動(dòng)合成與分解的實(shí)例——小船渡河問(wèn)題【問(wèn)題情境】一艘小船在河水中，若河水不流動(dòng)，船始終垂直于河對(duì)岸以速度v1勻速劃動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，小船會(huì)從A點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到河對(duì)岸的B點(diǎn)，位移為s1。若小船沒(méi)有劃動(dòng)，河水均勻流動(dòng)速度為v2，在相同的時(shí)間t內(nèi)，河水會(huì)使小船從A點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，位移為問(wèn)題1：若小船在流動(dòng)的河水中勻速劃動(dòng)，小船的軌跡是怎樣的？（1）建立坐標(biāo)系根據(jù)我們前面研究直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的基本思路和方法。首先建立坐標(biāo)系。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，最好沿著這條直線建立坐標(biāo)系。研究物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以選擇平面直角坐標(biāo)系。（2）小船的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，取A點(diǎn)為原點(diǎn)，沿岸為x正方向，垂直于岸為y方向。已知小船的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，即沿x方向和y方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，要確定小船運(yùn)動(dòng)的軌跡，即小船的合運(yùn)動(dòng)。首先要確定任意時(shí)刻小船的位置。假如我們知道了幾個(gè)任意時(shí)刻小船的位置，然后用平滑的曲線連起來(lái)就可以得到小船的軌跡。小船在坐標(biāo)系中的位置我們用P（x，y）來(lái)表示，則小船的坐標(biāo)P（x，y）隨時(shí)間變化的關(guān)系式：水平方向分位移（勻速）x豎直方向分位移（勻速）y=聯(lián)立兩個(gè)式子消去t，這樣就得到軌跡方程（y與x的關(guān)系），y=v1v小船既參與了垂直于河岸方向的分運(yùn)動(dòng)，又參與了水平方向向右的分運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)為斜向右的直線運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題2：經(jīng)過(guò)t時(shí)間，小船的位移是怎么樣的？位移是矢量，其合成遵從平行四邊形定則。由位移的矢量合成可知，小船的合位移由水平和垂直于河岸兩個(gè)方向的位移矢量合成得到，s=s問(wèn)題3：小船的合速度是怎么樣的？速度也是矢量，其合成也遵從平行四邊形定則。由速度的矢量合成可知，小船的合速度由水平和垂直于河岸兩個(gè)方向的速度矢量合成得到，v=v12+v22，記4、分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系提問(wèn)：分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)有什么特征呢？首先物體同時(shí)參與的多個(gè)分運(yùn)動(dòng)，與物體做合運(yùn)動(dòng)有相同的效果。這叫等效性，由此任何形式的運(yùn)動(dòng)都可以由幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)的疊加來(lái)代替。其次分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是指同一物體的運(yùn)動(dòng)，叫同一性。然后分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是同時(shí)開(kāi)始同時(shí)結(jié)束的，不可分割的，也就是具有等時(shí)性（課件：貨物上升的動(dòng)態(tài)過(guò)程）。最后各個(gè)分運(yùn)動(dòng)之間是獨(dú)立的，相互不干擾，具有獨(dú)立性。分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)特征：等效性、同一性、等時(shí)性、獨(dú)立性。5、運(yùn)動(dòng)合成與分解的應(yīng)用導(dǎo)入問(wèn)題回顧：一艘貨船需要通過(guò)水流恒定的河流將貨物運(yùn)送到正對(duì)岸，如何你是船長(zhǎng)，你會(huì)將船頭指向什么方向以完成要求呢？解答：為使貨船恰好到達(dá)河的正對(duì)岸，由運(yùn)動(dòng)的合成可知，貨船的合速度方向需要與河岸垂直。【例題】小船在靜水中的運(yùn)動(dòng)速度為4m/s，若河水流速為2m/s，則小船的船頭應(yīng)指向哪個(gè)方向才能恰好到達(dá)河的正對(duì)岸？渡河時(shí)間為多少？（設(shè)河的寬度為700m）【解答】如圖所示，設(shè)小船在靜水中的速度v1=4ms，已知河水流速為v2=2ms，為了使小船恰好到達(dá)河的正對(duì)岸，由運(yùn)動(dòng)的合成可知，河水流速v2與小船在靜水中的速度v1的合速度由幾何關(guān)系可知sinα=v2小船應(yīng)朝與河岸垂直方向偏左30°的方向行駛，才能恰好到達(dá)河的正對(duì)岸。由勾股定理得到合速度的大小為v=渡河時(shí)間為t總結(jié)：對(duì)于該類運(yùn)動(dòng)合成與分解的題目，首先需要明確什么是物體的分運(yùn)動(dòng)，什么是物體的合運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而依據(jù)題目所給信息（例如本例題要求小船到達(dá)正對(duì)岸，即小船合速度方向要與河岸垂直），運(yùn)用平行四邊形法則進(jìn)行速度或位移的矢量合成。需要注意的是，對(duì)于速度或位移的方向（與水平或豎直方向的夾角）可利用三角函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。【問(wèn)題情境1】如圖所示，有一條渡船正在渡河，河寬為d=240m，船在靜水中的速度是v1=10ms，水的流速是v2【解答】此題要求船的合速度方向垂直于河岸，而船在渡河過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成的，如圖所示。因此可以得到v=由圖所示的幾何關(guān)系知tanα=v因此，為了讓船能垂直于河岸渡河，渡船的航行方向應(yīng)指向上游方向，且與河岸成α角。若要渡河時(shí)間最短，應(yīng)該使船頭垂直于河岸，此時(shí)最短渡河時(shí)間t【問(wèn)題情境2】某商場(chǎng)設(shè)有步行樓梯和自動(dòng)扶梯，步行樓梯每級(jí)的高度是0.15m，自動(dòng)扶梯與平面的夾角為30°，自動(dòng)扶梯前進(jìn)的速度是0.76m/s。有甲、乙兩位顧客，分別從乘扶梯和步行樓梯的起點(diǎn)同時(shí)上樓，甲在自動(dòng)扶梯上站立不動(dòng)，乙在步行樓梯上以每秒上兩個(gè)臺(tái)階的速度勻速上樓。哪位顧客先到達(dá)樓上？如果該樓層高4.56m，甲上樓用了多少時(shí)間？【解答】甲乘坐電梯上樓，速度方向斜向上，為了方便計(jì)算，我們把這個(gè)合運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻速運(yùn)動(dòng)。甲豎直方向的速度為v乙在豎直方向的速度v因此v甲甲上樓用的時(shí)間為t甲比乙先到達(dá)樓上，甲上樓用了12s。三、課堂小結(jié)知識(shí)梳理：總結(jié)運(yùn)動(dòng)合成與分解的概念及方法應(yīng)用。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)如何在具體情景中判斷分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)，合理利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決實(shí)際問(wèn)題。四、課堂練習(xí)及作業(yè)布置課堂練習(xí)1.對(duì)于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(C)A.合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度B.合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于其中一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度C.合運(yùn)動(dòng)的方向就是物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向D.由兩個(gè)分速度的大小就可以確定合速度的大小2.如圖所示，某人由A點(diǎn)劃船渡河，船頭方向始終與河岸垂直，小船在靜水中的速度恒定，下列說(shuō)法正確的是(D)A．小船能到達(dá)正對(duì)岸的B點(diǎn)B．小船能到達(dá)正對(duì)岸B點(diǎn)的左側(cè)C．小船到達(dá)對(duì)岸的位置與水流速度無(wú)關(guān)D．小船到達(dá)對(duì)岸的時(shí)間與水流速度無(wú)關(guān)3.如圖所示，有兩條位于同一豎直平面內(nèi)的水平軌道，軌道上有兩個(gè)物體A和B，它們通過(guò)一根繞過(guò)定滑輪O的不可伸長(zhǎng)的輕繩相連接，物體A以速率vA=10ms勻速運(yùn)動(dòng)，在繩與軌道成30°角時(shí)，物體B的速度大小vB為A．5m/s B.eq\f(5\r(3),3)m/sC．20m/s D.eq\f(20\r(3),3)m/s【思考討論】如圖，在滅火搶險(xiǎn)的過(guò)程中，消防隊(duì)員有時(shí)要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè)。為了節(jié)省救援時(shí)間，在消防車向前前進(jìn)的過(guò)程中，人同時(shí)相對(duì)梯子勻速向上運(yùn)動(dòng)。在地面上看消防隊(duì)員的