运动的合成与分解
一、教学目标
1.在物理知识方面的要求:
(1)了解曲线运动的特点,速度方向时刻在变,因此曲线运动一定是变速运动;
(2)了解曲线运动的条件:合外力与速度不在同一条直线上;
(3)根据学生理解能力,可将曲线运动的条件深化,即平行速度的力只改变速度大小;垂直速度的力只改变速度方向,可根据力的效果将合外力沿速度方向和垂直速度方向分解;
(4)了解合运动、分运动,掌握运动的合成与分解法则——平行四边形法则;
(5)由分运动的性质及特点综合判断合运动的性质及轨迹。
2.通过观察演示实验,有关教学软件,并联系学生生活实际总结概括出曲线运动的速度方向,曲线运动的条件,以及用运动的合成与分解处理复杂运动的基本方法。培养学生观察能力,分析概括推理能力,并激发学生兴趣。
3.渗透物理学方法的教育。研究船渡河运动,假设水不流动,可以想象出船的分运动;又假设船发动机停止工作,可想象出船只随水流而动的另一分运动。培养学生的想象能力和运用物理学抽象思维的基本方法。
二、重点、难点分析
1.重点是让学生掌握曲线运动为什么是变速运动,理解曲线运动的条件及运动的合成与分解法则;
2.已知两个分运动的性质特点,判断合运动的性质及轨迹,学生不容易很快掌握,是教学的难点,解决难点的关键是引导学生把每个分运动的初始值(包括初速度、加速度以及每个分运动所受的外力)进行合成,最终还是用合运动的初速度与合外力的方向关系来判断。
三、教具
1.乒乓球、小铁球、细绳。
2.斜槽、条形磁铁、铁球、投影仪、计算机软盘、彩电。
四、主要教学过程
(一)引入新课
机械运动可以划分为平动和转动,而平动又可以划分为直线运动和曲线运动,所以曲线运动属于平动形式,做曲线运动的物体仍然可以看成一个质点,曲线运动比直线运动更为普遍。例如,车辆拐弯;月球绕地球约27天转一圈;地球绕太阳约一年转一周;太阳绕银河系中心约2.2亿年转一周。
(二)教学过程设计
1.曲线运动中速度的方向
因为曲线运动中速度方向连续发生变化,我们很难直观物体在某时刻的速度方向。可以设想如果某时刻的速度方向不再发生变化,物体将沿该时刻的速度方向做匀速直线运动。然后联系实际引导学生想象几种现象。
(1)让学生回答,绳拉小球在光滑的水平面上做圆周运动,当绳断后小球将沿什么方向运动?(沿切线方向飞出)然后引导学生分析原因:绳断后小球速度方向不再发生变化,由于惯性,从即刻起小球做匀速直线运动,沿切线飞出。
(2)教材内容:砂轮磨刀使火星沿切线飞出,引导学生分析原因:被磨掉的炽热微粒速度方向不再改变,由于惯性以分离时的速度方向做匀速直线运动。又如,让撑开的带有雨滴的雨伞旋转,雨滴沿伞边切线方向飞出(与上例同理)。
(3)在想象与分析的基础上,引导学生概括总结得出:曲线运动中,速度方向是时刻改变的,在某时刻的即时速度方向在曲线的这一点的切线方向上。并引导学生注意到:曲线运动中速度的大小和方向可能同时变化,但变化的方向是一定改变的,速度是矢量,方向一定变,速度就一定变,所以曲线运动一定是变速运动。
2.曲线运动的条件
曲线运动是变速运动,由牛顿第二定律分析可知,速度的变化一定产生加速度,而加速度必然由外力引起,加速度与合外力成正比并且方向相同。随后提出问题,引导学生思考。
(1)如果合外力与速度在同一直线上,物体将做什么样的运动?(变速直线运动)
(2)绳拉小球在光滑水平面上做速度大小不变的圆周运动,绳子的拉力T起什么作用?(改变速度方向)
(3)演示实验(用投影仪或计算机软件):让小铁球从斜槽上滚下,小球将沿直线OO′运动。然后在垂直OO′的方向上放条形磁铁,使小球再从斜槽上滚下,小球将偏离原方向做曲线运动。又例如让小球从桌面上滚下,离开桌面后做曲线运动。
(4)观察实验后引导学生概括总结如下:
①平行速度的力改变速度大小;
②垂直速度的力改变速度的方向;
③不平行也不垂直速度的外力,同时改变速度的大小和方向;
④引导学生得出曲线运动的条件:合外力与速度不在同一直线上时,物体做曲线运动。
3.运动的合成和分解
物体的运动往往是复杂的,对于复杂的运动,常常可以把它们看成几个简单的运动组成的,通过研究简单的运动达到研究复杂运动的目的。
(1)通过演示实验和联系船渡河实际,给出合运动、分运动的概念。
①把注满水的乒乓球用细绳系住另一端固定在B钉上,乒乓球静止在A点,画出线段BB′且使AB≈BB′(方向任意),用光滑棒在B点附近从左向右沿BB′方向匀速推动吊绳,提示学生观察乒乓球实际运动的轨迹是沿AB′方向,帮助学生分析这是因为乒乓球同时参与了AB方向和BB′方向的匀速直线运动的结果,而这两个分运动的速度都等于棒的推动速度。小球沿竖直方向及沿BB′方向的运动都是分运动;沿AB′方向的是合运动。分析表明合运动的位移与分运动位移遵守平行四边形法则。
②船渡河问题:可以看做由两个运动组成。假如河水不流动而船在静水中沿AB方向行驶,经一段时间从A运动到B(如图6),假如船的发动机没有开动,而河水流动,那么船经过相同的一段时间将从A运动到A′,如果船在流动的河水中开动同时参与上述两个运动,经相同时间从A点运动到B′点,从A到B′的运动就是上述两个分运动的合运动。
注意:船头指向为发动机产生的船速方向,指分速度;船的合运动的速度方向不一定是船头的指向。这里的分运动、合运动都是相对地球而言,不必引入相对速度概念,避免使问题复杂化。
(2)引导学生概括总结运动的合成分解法则——平行四边形法则。
①用分运动的位移、速度、加速度求合运动的位移、速度、加速度等叫运动的合成。反之由合运动求分运动的位移速度、加速度等叫运动的分解。
②运动的合成与分解遵守矢量运算法则,即平行四边形法则。例如:船的合位移s合是两个分位移s1s2的矢量和;又例如飞机斜向上起飞时,在水平方向及竖直方向的分速度分别为v1=vcosθ,v2=vsinθ,其中,v是飞机的起飞速度。如图7所示。
(3)用分运动的性质判断合运动的性质及轨迹。
①两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。提问学生为什么?(v合为恒量)
②提出问题:船渡河时如果在AB方向的分运动是匀加速运动,水仍然匀速流动,船的合运动轨迹还是直线吗?学生思考后回答并提示学生用曲线运动的条件来判断,然后引导学生综合概括出判断方法:首先将两个分运动的初始运动量及外力进行合成,然后用合运动的初速度及合运动所受的合外力的方向关系进行判断。合成结果可知,船的合速度v合与合外力F不在同一直线上,船一定做曲线运动。如巩固知识让学生再思考回答:两个不在同一直线上初速度都为零的匀加速直线运动的合运动是什么运动?
(匀加速直线运动)
4.引申内容:关于船的渡河问题的讨论
(1)通过此例让学生明确运动的独立性及等时性的问题,即每一个分运动彼此独立,互不干扰;合运动与每一个分运动所用时间相同。
(2)关于速度的说明,在应用船速这个概念时,应注意区别船速v船及船的合运动速度v合。前者是发动机产生的分速度,后者是合速度,由于不引入相对速度概念,使上述两种速度容易相混。
(3)问题的提出:河宽H,船速为v船,水流速度为v水,船速v船与河岸的夹角为θ,如图9所示。
①求渡河所用的时间,并讨论θ=?时渡河时间最短。
②怎样渡河,船的合位移最小?
分析①用船在静水中的分运动讨论渡河时间比较方便,根据运动的独立性,渡河时间
间最短。
分析②当v船>v水时,v合垂直河岸,合位移最短等于河宽H,根
五、课堂小结
1.曲线运动的条件是F合与v不在同一直线上,曲线运动的速度方向为曲线的切线方向。
2.复杂运动可以分解成简单的运动分别来研究,由分运动求合运动叫运动的合成,反之叫运动的分解,运动的合成与分解,遵守平行四边形法则。
3.用曲线运动的条件及运动的合成与分解知识可以判断合运动的性质及合运动轨迹。
经验告诉我们,成功是留给有准备的人。作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,让教师能够快速的解决各种教学问题。教案的内容具体要怎样写呢?小编收集并整理了“高一物理教案:《运动的合成与分解》教学设计(一)”,仅供参考,欢迎大家阅读。
高一物理教案:《运动的合成与分解》教学设计(一)
教学目标
知识目标
1、通过对多个具体运动的演示及分析,使学生明确什么是合运动,什么是分运动;合、分运动是同时发生的,并且不互相影响.
2、利用矢量合成的原理,解决运动合成和分解的具体情况,会用作图法、直角三角形的知识解决有关位移、速度合成和分解的问题.
能力目标
培养学生应用数学知识解决物理问题的能力.
情感目标
通过对运动合成与分解的练习和理解,发挥学生空间想象能力,提高对相关知识的综合应用能力.
教学建议
教材分析
本节内容可分为四部分:演示实验、例题、对运动合成和分解轨迹的分析、思考与讨论,但都是围绕演示实验而展开的,层层深入,由提出问题到找出解决问题的方法,以至最后对运动合成和分解问题的进一步讨论.
教法建议
关于演示实验所用的器材、材料都比较容易得到,实验也容易成功.此实验是本节的重点.一些重要的结论规律都是由演示实验分析得出的.观察红蜡块的实际运动引出合运动,并分析红蜡块的运动可看成沿玻璃管竖直方向的运动,和随管一起沿水平方向的运动,从而得出分运动的概念.着重分析蜡块的合运动和分运动是同时进行的,并且两个分运动之间是不相干的.合运动和分运动的位移关系,在演示中比较直观.而明确了它们的同时性,就容易得出合运动和分运动的速度关系.因此,课本在这里同时讲述了合运动和分运动的位移及速度的关系.即找到了解决运动合成和分解的方法——平行四边形定则.它是解决运动合成和分解的工具,所以在处理一个复杂的运动时,首先明确哪个是合运动,哪个是分运动,才能用平行四边形法则求某一时刻的合速度、分速度、加速度,某一过程的合位移、分位移.课本中合运动的定义是:红蜡块实际发生的运动,(由 )通常叫合运动,即实际发生的运动,也理解为研究对象以地面为参照物的运动,再给学生举几个实例来说明如何确定合运动.如:
1、风中雨点下落 表示风速, 表示没风时雨滴下落速度,v表示雨滴合速度.
2、关于小船渡河(如图): 表示船在静水中的运动速度,方向由船头指向确定. 表示水的流速,v表示雨滴合速度.
在研究雨滴和船的运动时,解决问题的关键是先确定雨滴、小船实际运动(合运动).
注意应用平行四边形定则时,合矢量在对角线上,问题马上得到解决.
关于例题:例1:将演示实验过程定量讨论.给出两个分运动 、 及合、分运动的时间 ,求合速度 .
法一;先求出两个分速度 再利用矢量合成求v.
法二:先利用矢量合成求出s,再由 求出v.
例2:飞机飞行给出 及与某一分速度角度,来求另外两个分速度.其思路先由平行四边形法则画出几何关系,再利用数学计算解决分速度问题.
两道例题很简单,但合、分运动关系及解决问题的方法、思路充分体现出来.通过练习使学生们加深了对合、分运动的理解.
关于分运动的性质决定合运动的性质和轨迹:课本以蜡块的运动说明两个直线运动的合运动不一定都是直线运动.为了搞清楚蜡块哪种情况下做直线运动,哪种情况下做曲线运动.这里可以让学生自己探究,得出结论:两个直线的合运动也可以是曲线运动.研究复杂的运动,可以根据不同方向分运动来研究复杂运动情况.
关于思考与讨论:本节只研究了互成角度的运动,其合成和分解遵从矢量合成规律——平行四边形定则.那么初速度为 的匀变速直线运动,可以看作同一直线上哪两个分运动的合运动?引导学生对同一直线上的运动合成和分解问题进行讨论,得出该运动也满足矢量合成规律(注意正方向),使我们对矢量合成与分解的规律有了更深的理解.
教学设计方案
运动的合成和分解
教学重点:
对于一个具体运动确定哪个是合运动以及合、分运动的关系(矢量图),并能用矢量合成规律解决实际问题.
教学难点:对合运动的理解.
主要教学设计:
由演示实验引出课题.首先介绍实验装置及研究对象,然后演示两个过程:红蜡块匀速上升;红错块匀速上升的同时将玻璃管向右水平匀速移动.观察蜡块轨迹——倾斜直线,从而引出课题.我们研究较复杂的运动,可以用到运动的合成和分解知识.实际运动参与两个运动,本例中竖直方向和水平方向,而实际运动沿倾斜直线运动.
一、如何确定一个具体运动的合运动及分运动?
1、合运动----研究对象实际发生的运动
2、合运动在中央,分运动在两边
讨论:有风天气雨滴下落、小船过河,加深同学们对合运动,就是研究对象实际发生运动的理解.(结合课件1、2).
引导分析:雨点斜落向落到地面,此实际运动方向为合速度方向;注意区别船头方向为分速度方向,而船实际航行方向为合速度方向.
进一步研究合、分运动关系,(由演示实验说明)重新演示红蜡块运动的两个分运动:管不动,蜡块匀速上升管长度所用时间 ,管水平匀速移动蜡块匀速上升,观察并记录直到蜡块到达管顶所用时间t.由 和t的关系再结合课件l、2得出:
二、合、分运动关系
1、合、分运动的等时性
2、合、分运动关系符合平行四边形定则
三、利用矢量合成与分解规律解决实际问题
例1 学生自己分析:已知两分运动位移 、 及合运动时间 (先画v、s矢量图)
方法一:
方法二:
例2 思路:先画矢量图,并标已知、未知,然后由几何关系求两分速度
四、两个直线运动的合运动轨迹的确定
演示实验中蜡块同时参与竖直向上和水平向右两个运动,其合运动轨迹是直线.任何两个直线运动的合运动轨迹一定是直线吗?
讨论方法:图像方法
写出关于两个方向运动性质位移方程,取不同时刻描点.
分两层次:基础差的学生利用课件3演示
基础好的学生探究活动(活动方案见下面)
探究活动
研究方法:
要求学生自己阅读本章节最后两段及习题中最后一道题,然后找出研究方法.(图像方法)
互相交流:
满足什么条件可以得出这个结论——怎样得出这个结论.
总结:
对学生的研究过程给予评价,最后提出若两个分运动都是匀加速运动,其运动轨迹如何?两个分运动都是初速度为零的匀加速运动,其运动轨迹又是如何?
俗话说,凡事预则立,不预则废。作为教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,使教师有一个简单易懂的教学思路。您知道教案应该要怎么下笔吗?下面是小编为大家整理的“高一物理教案:《运动的合成与分解》教学设计(二)”,仅供参考,欢迎大家阅读。
高一物理教案:《运动的合成与分解》教学设计(二)
(一)知识与技能:
l、能在具体问题中分析合运动和分运动,并知道合运动和分运动同时发生即具有等时性,以及分运动互不影响即独立性。
2、知道分运动常采用从合运动的效果来分解,理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则。
3、会用作图法和直角三角形知识解决有关位移和速度的合成与分解问题,理解合运动是由分运动组成的,分运动的性质决定合运动的性质和轨迹。
(二)过程与方法:
1、通过课本迷你实验的分组探究,让学生经历探究、实践、思考、运用、解决的过程,在知识的发现和能力的形成过程中体验成功的乐趣。
2、利用船行人走提供的物理情景,引导学生建立直角坐标系描述人的运动,培养学生应用数学工具解决问题能力。先让人、船运动共线,分析合运动;再让人、船运动互相垂直分析合运动。从一维到二维、由浅入深、激发学生探索新知识的欲望和慎密的思维方式。
(三)情感态度与价值观:
1、充分发挥学生的自主性,引导学生主动发现问题,合作交流解决问题,构建良好的认知结构。激发对科学的求知欲,增强将自己的见
解公开并与他人交流的欲望,认识交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神。
1、充分发挥学生的自主性,引导学生主动发现问题,合作交流解决问题,构建良好的认知结构。激发对科学的求知欲,增强将自己的见解公开并与他人交流的欲望,认识交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神。
2、通过对运动的合成与分解的理解和练习,发挥学生的空间想象能力以及复杂问题化为简单问题的思想的培养。
三、学习者特征分析
1、知识结构上,学生在物理方面已经学习了物体的匀速直线运动和匀变速直线运动规律,以及力的合成与分解的平行四边形定则;通过了解,在数学方面,已经学习了直角坐标系、三角函数等基础知识,具备解决物体在二维平面内运动问题的知识基础;在能力结构上,对于如吊车起吊重物、小船渡河等也有一定的感性体验和理性认识,所有这些构成学生本节课的学习基础。
2、任教班级的同学,大都具有极强的探索新知识的欲望、积极向上的学习态度;学习过程中能主动探究、积极思考,思维特别活跃。
3、学生对一个物体实际的复杂运动可以看作是两个简单运动的组成的认识在理解上还很抽象,对物体运动的位移、速度、加速度的矢量性,并能利用平行四边形定则合成与分解没有感性认识,不能很好区分实际例子中物体的合运动和分运动,同时还对物体在两个方向的运动是相互独立的还存在疑问,这就要求教学中必须提供来源于生活中的大量事例和能进行探究的实验素材,帮助学生提升感性认识,内化解决问题方法,提高解决问题能力。
四、教学策略选择与设计
本节课利用“任务驱动”教学模式,以任务为主线、教师为主导、学生为主体。通过创设情境、预设问题为开始;教师提供线索,学生自主学习、合作探究为过程;最后解决和提出新问题为结束的三阶段循环。通过学生的“自我导向、自我激励、自我监控”,使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决的高智慧学习体系。
教学的开始,通过播放视频预设抛体运动、渡河问题两个教学目标,设疑激趣,目标明确,能充分调动学生学习积极性和主动性。
在探究船行人走的教学中,通过学生的讨论了解简单的直线运动中可以用一维系去描述,而较复杂的运动要建立平面直角坐标系。
在吊车起吊重物的flash演示中,通过直观具体的模拟,对合运动与分运动从感性体验进入理性认识。
通过完成课本迷你实验,让学生在具体的体验活动中来学习新的内容,降低学习内容的难度,让学生感觉到物理就在我们身边。同时借助
学生已具备的验证力的平行四边形定则的方法,突显了位移、速度的矢量性。
通过完成课本迷你实验,让学生在具体的体验活动中来学习新的内容,降低学习内容的难度,让学生感觉到物理就在我们身边。同时借助学生已具备的验证力的平行四边形定则的方法,突显了位移、速度的矢量性。
为了使学生体验运动的独立性,教学中使用了弧形轨道球碰撞实验。通过使两个小球在竖直方向距离的变化,改变两球相遇时小球P在竖直方向速度分量的大小,但并不改变小球P在水平方向的速度分量的大小,说明了物体的两个分运动是独立的结论。
本节主要是通过对运动的合成与分解的实例观察和对其过程的简单实验分析研究,让学生构建研究复杂运动的有效方法,体会把复杂的运动看作是几个简单运动的合成的物理思想。
五、教学资源与工具设计
(二)硬件:
1、计算机、实物展示台、投影仪
2、课本迷你实验:课本P48图3-6。器材:纸、笔、直尺。2人一组。通过分组实验探究合运动与分运动的关系,特别是位移的合成与分解。
3、研究运动独立性原理的实验装置,课本P48图3-7。探究运动的独立性原理。
由以上录像引出课题“第三章:抛体运动”
[板书]第三章:抛体运动
第一节:运动的合成与分解
问题提出
试着引导同学提出问题
俗话说,磨刀不误砍柴工。教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助教师能够井然有序的进行教学。您知道教案应该要怎么下笔吗?下面是小编精心收集整理,为您带来的《高一物理力的合成与分解2》,大家不妨来参考。希望您能喜欢!
3.4力的合成和分解文章来源:http://m.jab88.com/j/16197.html
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