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5.1.2.1运动的合成和分解

三维教学目标

1、知识与技能

（1）在具体情景中，知道合运动、分运动分别是什么，知道其同时性和独立性；

（2）知道运动的合成与分解，理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则；

（3）会用作图和计算的方法，求解位移和速度的合成与分解问题。

2、过程与方法

（1）通过对抛体运动的观察和思考，了解一个运动可以与几个不同的运动效果相同，体会等效替代的方法；

（2）通过观察和思考演示实验，知道运动独立性．学习化繁为筒的研究方法；

（3）掌握用平行四边形定则处理简单的矢量运算问题。

3、情感、态度与价值观

（1）通过观察，培养观察能力；

（2）通过讨论与交流，培养勇于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力。

教学重点

（1）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；

（2）理解运动合成、分解的意义和方法。

教学难点：分运动和合运动的等时性和独立性；应用运动的合成和分解方法分析解决实际问题。

教学方法：探究、讲授、讨论、练习

教学用具：演示红蜡烛运动的有关装置。

教学过程：

第二课时：

1、实验探究运动的独立性

在如图6．2—4所示的装置中，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相等。

现将小铁球p、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度V0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验结果是两小球同时到达E处，发生碰撞，增大或者减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰撞。

实验结果显示，改变小球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沿水平方向的速度分量大小，因此，两个小球一旦处于同一水平面，就会发生碰撞。这说明小球在竖直方向上的运动并不影响它在水平方向上运动。

下面我们来看一个通过运动的合成与分解解决实际问题的例子。

书上例题剖析

我们现在来总结一下运动的合成与分解．先来回想一下，对蜡块运动的分解有几个方面的内容？（包括对运动速度的合成与分解，对位移的合成与分解。）

对．实际上关于运动的合成与分解。不仅包含这两方面的内容，还包括对加速度的合成与分解，我们这节课中有牵扯到这个问题，在以后的学习中我们会遇到这样的情况的。

现在请大家再来想一下，在运动的合成与分解的过程中，合运动和各个分运动之间有什么关系？（合运动和分运动总是同时开始同时结束，没有合运动也就没有分运动，反之也成立，即没有分运动也就没有合运动。）

很好，对于运动的合成与分解过程的这个特点，我们把它称为运动的合成与分解的等时性原理。也就是说，在物体的运动过程中，合运动持续的时间和各分运动所持续的时间是致的。这是合运动与分运动之间的关系。现在大家再来考虑各个分运动之间有什么关系？（就蜡块的运动来说，当玻璃管上下颠倒后静止时，在竖直方向上蜡块做的是匀速直线运动，当玻璃管上下颠倒后增加了一个向右的匀速直线运动后，蜡块竖直方向的运动仍然为匀速直线运动，也就是说，蜡块在竖直方向上的分运动并不会受到其他分运动的影响。）

实际上不仅仅蜡块竖直方向上的分运动不受其他分运动的影响，在运动的过程中，虽然体现出来的是合运动的运动效果，但各个分运动仍然保持各自的独立性，并不会因为参与了运动合成而改变自己的状态，在运动的合成的过程中，各个分运动是互不影响的。我们把这个特点称为运动的合成与分解的独立性原理。

现在再来考虑我们在对蜡块的速度、位移进行分解与合成的时候是采用的什么方法？或者说是在合成与分解的过程中合速度与分速度、合位移与分位移之间存在着什么样的联系？（合速度是两个分速度通过平行四边形定则求出来的，也就是它们之间是进行的矢量加减，合位移与分位移之间也存在这种关系。）

也就是说在运动的合成与分解的过程中，统一的遵守着平行四边形定则。之所以会出现这种规律，其根本在于我们在运动的合成与分解中所合成与分解的各个物理量都是矢量，而矢量的加减是遵循平行四边形定则的。

在这节课的学习中，我们遇到的都是相互垂直的两个方向上的运动的合成与分解。实际上．对于互成任意角度的两个方向上的运动同样可以根据平行四边形定则进行合成与分解。

2、实验与探究

（1）让玻璃管倾斜一个适当的角度，沿水平方向匀速运动，同时让红色的蜡块沿玻璃管匀速运动，如图6．2—6所示，请大家思考如何确定红蜡块的位置、运动轨迹以及红蜡块的速度。

（2）在你的铅笔盒里取一块橡皮，用一根细线拴住，把线的另一端用图钉固定在竖直放置的图板上．按6．2—7所示的方法，用铅笔靠着线的左侧，沿直尺向右匀速移动，再向左移动，来回做几次。仔细观察橡皮的运动轨迹。

结合实验现象，讨论以下问题：橡皮的运动是由哪两个运动合成的？合运动的位移与分运动的位移之间有什么关系？合运动的速度V与分运动的速度V1、V2，有什么关系？

课堂训练

（1）关于运动的合成，下列说法中正确的是…………………………………(    )

A．合运动的速度一定比每一个分运动的速度大

B．两个匀速直线运动的合运动，一定是匀速直线运动

C．两个分运动是直线运动的合运动，一定是直线运动

D．两个分运动的时间，一定与它们的合运动的时间相等

（2）如果两个分运动的速度大小相等．且为定值，则以下说法中正确的是……(    )

A．两个分运动夹角为零，合速度最大

B．两个分运动夹角为90°，合速度大小与分速度大小相等

C．合速度大小随分运动的夹角的增大而减小

D．两个分运动夹角大于120°，合速度的大小等于分速度

（3）小船在静水中的速度是v，今小船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，若航行至中心时，水流速度突然增大，则渡河时间将………………………(    )

A．增大    B．减小    C．不变    D．无法确定

小结：这节课我们学习的主要内容是探究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则，在实际的解题过程中，通常选择实际看到的运动为合运动，其他的运动为分运动。

运动的合成与分解包括以下几方面的内容：速度的合成与分解；位移的合成与分解；加速度的合成与分解。

合运动与分运动之间还存在如下的特点：独立性原理：各个分运动之间相互独立，互不影响。等时性原理，合运动与分运动总是同时开始，同时结束，它们所经历的时间是相等的。

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