高中物理人教版必修 第二册 2. 运动的合成与分解教学设计.docxVIP

2.运动的合成与分解

课程：高中物理

教材：高中物理人教版必修第二册

章节：2.运动的合成与分解

教材分析

蜡块运动实验作为平面运动分析的典型案例，在力学知识体系中起着承上启下的作用，既巩固了直线运动的描述方法，又为后续曲线运动和矢量合成奠定基础。该内容通过建立平面直角坐标系，将位置、速度等物理量分解为x、y方向的分量，运用y=vyvxx的轨迹方程和

学情分析

学生已掌握匀速直线运动、速度矢量及直角坐标系等基础知识，具备初步的数学运算和物理建模能力。高中阶段学生倾向于通过直观现象理解抽象概念，对实验情境较感兴趣，但对矢量合成与分解的动态过程易产生认知障碍。本节重点在于运用运动的合成与分解分析平面内的实际运动，难点是理解合运动与分运动的独立性、等时性及矢量性，并能结合几何关系求解速度方向与轨迹。要求学生具备将实际问题转化为物理模型的能力，熟练应用勾股定理和三角函数进行定量分析。

教学目标

物理观念：

能够运用平面直角坐标系描述物体的平面运动，理解运动的合成与分解原理。

科学思维：

会通过建立坐标系和数学推导分析蜡块的运动轨迹，掌握矢量合成与分解的方法。

科学探究：

能够设计实验观察蜡块的运动，并通过数据分析得出运动规律。

科学态度与责任：

认识到物理规律在生活中的应用价值，培养运用物理知识解决实际问题的意识。

重点难点

教学重点：

通过蜡块运动实验，理解运动的合成与分解遵循矢量运算法则

通过坐标分析，掌握合运动轨迹、速度的计算方法

教学难点：

通过小船渡河问题，理解合速度方向与分速度关系的动态变化

通过最小位移情景，掌握船头方向与水流速度的矢量合成技巧

课堂导入

同学们，你们有没有在商场里遇到过这样的选择：一边是自动扶梯，一边是步行楼梯？假设你和朋友同时出发，你站在自动扶梯上不动，朋友以匀速爬楼梯，谁会先到达楼上呢？这看似简单的日常场景，其实蕴含着深刻的物理原理。当我们仔细观察这两种运动方式时，会发现它们都是由不同方向的运动组合而成的。那么，为什么斜着运动的自动扶梯反而可能比直着爬楼梯更快呢？

一个平面运动的实例

探究新知

创设情景

在教室中，老师演示了一个实验：将装有清水和红蜡块的玻璃管竖直倒置，蜡块匀速上升；当玻璃管在竖直上升的同时沿水平方向匀速移动时，蜡块在黑板背景上呈现出向右上方的直线运动。这一复合运动既包含竖直方向的匀速运动，也包含水平方向的匀速运动。

问题探讨

问题：

问题1：蜡块在玻璃管倒置后单独上升时，其运动轨迹和速度有何特点？

问题2：当玻璃管同时向右水平移动时，蜡块相对于黑板的运动路径是曲线还是直线？

问题3：如何用数学方法描述蜡块在平面内的位置随时间的变化？

问题4：蜡块的实际运动速度大小和方向如何由两个分速度确定？

探讨：

问题1：蜡块在玻璃管内上升过程中，通过刻度尺观察发现其在相等时间内上升的距离相等，说明其速度保持不变，做的是匀速直线运动。

问题2：蜡块同时参与了竖直向上的匀速运动和水平向右的匀速运动，其合运动轨迹可通过坐标分析确定。以起点为原点建立平面直角坐标系，设水平速度为vx，竖直速度为vy，则任意时刻t的位置为x=vxt，y=vyt。消去t得y=vyvxx，这是一个一次函数，表明轨迹是一条过原点的直线。

问题3：

归纳总结

研究平面内的运动应选用平面直角坐标系。

蜡块的坐标随时间变化的关系为：x=vxt

消去时间参数t后得到轨迹方程：y=v

合速度大小为：v=v

合速度方向由tanθ=vyv

概念深化

问题

若玻璃管水平移动的速度增大而蜡块上升速度不变，蜡块的运动轨迹是否改变？其速度方向如何变化？

答案

轨迹仍为过原点的直线，因为轨迹方程y=vyvxx中

新知巩固

例题1

如图所示，玻璃管注满清水竖直静置，现迅速将活塞一端转至竖直向下，管内一个红蜡块立即沿y轴正方向匀速上浮，同时将玻璃管沿x轴正方向运动一段时间后开始做匀减速运动。以红蜡块开始减速运动为原点，沿水平向右和竖直向上建立直角坐标系xOy。则红蜡块运动的轨迹可能为（）

A．图像显示一条向右上方倾斜的直线

B．图像显示一条向上弯曲的曲线（斜率逐渐增大）

C．图像显示一条向下弯曲的曲线（斜率逐渐减小）

D

【答案】B

解答

分析蜡块在两个方向上的运动形式：

在y方向：蜡块始终以恒定速度沿y轴正方向匀速上升，即y=vyt

在x方向：玻璃管先匀速再匀减速运动，题目明确“以红蜡块开始减速运动为原点”，说明从t=0起，x方向为初速度不为零的匀减速直线运动，其位移表达式为x=

要判断轨迹形状，需消去时间t，得到y与x的关系。

由y=vyt

代入x的表达式：

x=vx0(yvy)?12a(

因此，轨迹应是斜率dydx逐渐增大的曲线

对比选项，B图显示轨迹向上弯曲（越来越陡），符合分析结果。

考察知识点

平面运动