高中第二节 运动的合成与分解教学设计及反思

这是一份高中第二节 运动的合成与分解教学设计及反思，共5页。教案主要包含了运动的分析，运动的合成与分解等内容，欢迎下载使用。

1. 能结合具体情境区分合运动与运动，理解分运动的等时性和独立性。
2. 能灵活地应用数形结合的思想处理有关的位移和速度的合成与分解问题。
3. 在处理运动的合成与分解问题的过程中，体会等效替代的思想，体会数学在物理中的应用。
教学重难点
教学重点
运动的合成与分解
教学难点
运动的合成与分解、小船渡河问题、绳端速度分解问题
教学准备
多媒体课件、平抛竖落仪、小球(两个)、硬纸板(家电包装箱的厚度)、米尺(分别标记为A、B)
教学过程
新课引入
教师活动：创设小船渡河的情境，展示小船渡河的图片。
河水以恒定的速度流动，小船的船头垂直于河岸，以恒定的速度前进。小船会在对岸的正前方到达，还是会偏向上游或下游？为什么？
讲授新课
一、运动的分析
教师活动：播放小船渡河的动画。引导学生分析小船的运动。
由于水的流动，会使小船产生沿水流方向上的运动。由于小船的船头垂直于河岸，即小船的仅在垂直于河岸的方向上为小船提供动力。故小船的动力使小船产生垂直于河岸方向上的运动。
教师设问：如果已发河水的速度为v水，小船的速度为v船。小船的船头垂直于河岸。请你分析小船的运动。
学生活动：学生之间讨论教师所提问题，然后举手回答。
教师口述：类比于前面我们所学的力的合成与分解，小船的运动可分解为等效的水平方向上的运动和垂直于水平方向上的运动。说起来简单，做起来难。怎样分解呢，这两个分运动是否相互影响呢？下面我们就通过实验来探究这个问题。
教师活动：展示平抛竖落仪，演示一个球的平抛运动。
教师活动：分析这个球分别在在竖直方向上和水平方向上的运动。
在竖直方向上这个球仅受到重力的作用，因此可以判断在竖直方向上这个做自由落体运动。
在水平方向上，这个球不受力的作用(忽略空气阻力)，应该做匀速直线运动。
教师设问：怎样验证小球在水平方向上和竖直方向上的分运动呢？
学生活动：思考老师所提问题，然后举手回答。
教师活动：展示安装了两个小球的平抛竖落仪，并讲解探究思路。
为了探究运动的独立性，我们尝试增加一个做自由落体运动的小球作为参照，比较水平方向运动的变化是否影响竖直方向的运动。如果两个小球同时落地，说明做平抛运动的小球在竖直方向上做的自由落体运动。
教师演示：用小锤敲击金属片，使两个小球分别做平抛运动和落体运动。
学生活动：观察两个小球的运动。
教师设问：谁来分析一个这个实验现象？
学生活动：思考老师所提问题，然后举手回答。
两个小球同时落地，说明做平抛运动的小球在竖直方向上做的自由落体运动，且竖直方向上的分运动没有受到水平方向上分运动的影响。
二、运动的合成与分解
教师设问：经过前面的实验，已经验证了一个运动的两个分运动是相互独立的。同时，我们还知道位移和速度均为矢量。那么位移与速度的合成与分解是否满足平行四边形定则？
教师活动：与数位学生一起演示合位移与分位移的关系。
(1)将硬纸板剪成四边形，将两邻的两个边分别标记为a、b。
(2)学生甲将硬纸板和米尺A贴在黑板上，且米尺A与硬纸板的b边相平齐。
(3)学生乙将粉笔贴在硬纸板的a边，然后使粉笔向右运动一段距离。用米尺B测量粉笔向右移动的距离，并记录下来数据。
(4)与(3)同时，学生甲沿着米尺推动硬纸板，使硬纸板的b边沿米尺向上移动。用米尺B测量硬纸板移动的距离，并记下数据。
(5)作出合运动的位移和两个分运动的位移，并比较它们之间的关系。
(6)剪硬纸板的b边，且使a、b两边的夹角变得不同，然后重复(2)~(5)的步骤数次。
师生活动：对演示实验所得数据进行归纳，得出合位移与分位移的关系。
教师活动：讲解位移和速度的合成与分解的规律。
研究表明，位移和速度的合成与分解遵循平行四边形定则。
教师活动：讲解新课引入时小船渡河的位移与速度的合成。
如果某一物体的运动是直线运动，则以物体运动的方向为x轴建立一维坐标系即可。
如果只是知道物体在某一平面内运动，但不确定物体是否做直线运动。这时不妨建立二维坐标系，然后分析物体的速度、运动轨迹。
沿河岸方向，以河水的流向为x轴正方向，沿垂直于河岸的方向船头的指向为y轴正方向，建立直角坐标系。由矢量的合成法则知，小船实际运行的速度的大小为

设小船实际运行的速度的方向与河岸的夹角为θ，这个夹角的正切值为
小船在x轴方向上的位移为
x=v水t
y=v船t
联立以上两式可得

由此可知，小船的轨迹为一条直线。
教师设问：以小船渡河为例，分析小船的合运动、沿河岸的分运动、垂直于河岸的分运动三者之间的关系。
学生活动：学生之间讨论教师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
合运动是分运动的矢量和。
分运动之间相互独立，各不影响。
各分运动的运动时间是相等的。
教师活动：总结运动的合成与分解的性质。
等时性、等效性、独立性
典题剖析
例1 一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则( )
A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D．质点单位时间内速率的变化量总是不变
答案：BC
例2 质量为2 kg的质点在x­y平面上运动，x方向的速度—时间图像和y方向的位移—时间图像分别如图所示，则质点( )
A．初速度为4 m/s
B．所受合外力为4 N
C．做匀变速直线运动
D．初速度的方向与合外力的方向垂直
答案：B
课堂小结