点的合成运动
第三章 点的合成运动
一、目的要求
1．深刻理解三种运动、三种速度和三种加速度的定义、运动的合成与分解以及运动相对性的概念。
2．对具体问题能够恰当地选择动点、动系和定系进行运动轨迹、速度和加速度分析，能正确计算科氏加速度的大小并确定它的方向。
3．会推导速度合成定理、牵连运动为平动时点的加速度合成定理，理解并掌握牵连运动为转动时点的加速度合成定理。并能熟练地应用上述三个定理。
二、基本内容
1．基本概念
点的合成运动的概念；绝对运动、相对运动、牵连运动，以及由此引出的绝对速度、相对速度、牵连速度和绝对加速度、相对加速度、牵连加速度、科氏加速度的概念；点的速度合成定理和加速度合成定理。
2．基本公式
速度合成定理：r e a v v v +=
加速度合成定理：r e a a a a +=（牵连运动为平动）
c r e a a a a a ++=（牵连运动为转动）
r c v a ?=ω2
三、重点和难点
1．重点
（1）动点和动系的选择；
（2）运动的合成与分解；
（3）速度合成定理和加速度合成定理的应用和计算。
2．难点
（1）动点和动系的选择；
（2）加速度合成定理的运用与计算；
（3）牵连速度、牵连加速度及科氏加速度的概念。
四、学习建议
1．建议
（1）清楚动点、动系的选取原则，通过举例归纳常见机构动点、动系的选取方法。
（2）强化牵连点的概念，熟练掌握牵连速度、牵连加速度的计算。
（3）举例阐明速度合成定理的应用和解题步骤（多用几何法）。
（4）讲清如何用解析法求解加速度合成问题，强调科氏加速度产生的原因与计算（多用投影法）。
2．例题
速度分析可按六种类型举例，即有一个指定动点、有一个运动连接点，有一个固定不变的接触点，没有一个固定不变的接触点，两个互不关联的物体，双动系；在进行加速度分析时，重点是前4类，特别是要注意科氏加速度的分析。
曲线运动运动的合成与分解练习题
曲线运动运动的合成与分解 双基训练 ★1.画出图中沿曲线ABCDE 运动的物体在A 、B 、C 、D 、E 各点的速 度方向.【1】 答案:略 ★★2.关于曲线运动，下列说法中正确的是( ).【0.5】 (A)物体作曲线运动时，它的速度可能保持不变 (B)物体只有受到一个方向不断改变的力的作用，才可能作曲线运动 (C)所有作曲线运动的物体，所受合外力方向与速度方向肯定不在一条直线上 (D)所有作曲线运动的物体，加速度方向与所受合外力方向始终一致 答案:CD ★★3，炮筒与水平方向成60°角，炮弹从炮口射出时的速度是800m ／s.该速度在竖直方向的分速度为______m ／s ，在水平方向的分速度是______m ／s.【1】 答案:693，400 纵向应用 ★★4.如图所示，一个物体在O 点以初速度v 开始作曲线运动，已知物 体只受到沿x 轴方向的恒力F 作用，则物体速度大小变化情况是( )【0.5】 (A)先减小后增大 (B)先增大后减小 (C)不断增大 (D)不断减小 答案:A ★★★5.如图所示，两根细直硬杆a 、b 分别沿与各自垂直的方向以v 1、 v 2的速率运动，并保持两杆始终垂直.此时两杆交点O 的运动速度大小v=______.【1】 答案:2 221v v + ★★★6.降落伞在下落一定时间以后的运动是匀速的.设无风时某跳伞员着地的速度是5.0m ／s.现有正东风，风速大小是4.0m ／s ，跳伞员将以多大的速度着地?这个速度的方向怎样? 【1.5】 答案:s /m 41，与竖直方向偏西成arctan0.8 横向拓展 ★★★★7.小船在静水中的航行速度为v 1，若小船在水流速度为v 2的小河中渡河，已知河的宽度为d ，求船到达对岸所需的最短时间和通过的最小位移.【4】 答案:1 m in v d t =.若12min 21min 21v d v s ,v v ;d s ,v v =<=≥若 ★★★★★8.如图所示，长为L 的轻细直杆一端可绕水平地面上的 O 点在竖直平面内转动，另一端固定一质量为M 的小球，杆一直靠 在正方体箱子的左上角边上，箱子的质量为m ，边长为L 4 1，杆与水平方向的夹角为θ.现将杆由θ=45°角的位置由静止释放，不计一切摩擦，当杆与水平方向
点的合成运动习题解答
2- 1凸轮以匀角速度绕°轴转动，杆AB的A端搁在凸轮上。图示瞬时AB杆 处于水平位置，°A为铅直。试求该瞬时AB杆的角速度的大小及转向解：V a V e V r 其中，v e. r2e2 V a V e tg e v e 所以AB a（逆时针） 求当0时，顶杆的速度 2-2.平底顶杆凸轮机构如图所示 转动，轴0位于顶杆轴线上为 R，偏心距OC e, 顶杆AB可沿导轨上下移动， 工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面 凸轮绕轴0转动的角速度为 偏心圆盘绕轴0 该凸轮半径 ，0C与水平线成夹角 A
（1）运动分析 轮心C 为动点，动系固结于AB ;牵连运动为上下直线平移，相对运动为与平底 平行直线，绝对运动为绕0圆周运动。 （2）速度分析，如图b 所示 V - V - V a e r 方向 丄OC 1 - 大小 ? ? y 肋二人二 v a cos 《运动的合成与分解》教学设计 ［物理2（必修）司南版（山东科技出版社）第3章第1节］ 福建省石狮第一中学欧有遐 一、学习任务分析 本节课内容是学生学习曲线运动的起始篇，是学生在学习研究了匀速直线运动，匀变速直线运动，自由落体运动等较简单的直线运动后从定量研究直线运动规律进入定量研究曲线运动规律的转折点。通过本节的学习研究，使学生学会如何用平面坐标系和图解法描述曲线运动，如何通过运动的合成与分解，把运动物体实际表现的复杂运动分解成儿个简单的分运动，从而利用研究分运动的性质和轨迹来确定物体实际表现的运动的性质和轨迹。同时通过本节的学习，巩固矢量合成的一般法则即平行四边形定则，进一步强化矢量运算的可逆性和等效性原理。 二、学情分析 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，在数学方面，已经学习了直角坐标系等基础知识，具备解决物体在平面内运动问题的知识基础，在能力结构上，对于如渡河问题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、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。 三、教学目标 （一）知识与技能： l、在一个具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动；知道合运动和分运动具有等时性，独立性。 2、知道什么是运动的合成，什么是运动的分解，理解运动合成和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、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、利用船渡河提供的物理情景，引导学生建立直角坐标系描述小船的运动。培养学生应用数学工具解决问题能力；假设水不流动，想象船的分运动;假设船的发动机停止工作，想像出船随水而动的另一个分运动。培养学生的想象能力和抽象思维能力。 2、通过运动独立性的实验探究，培养学生理论与与实践相结合的理念和能力，让学生经历实验、作图、讨论、交流的过程，在知识的发现和能力的形成过程中体验成功的乐趣。 （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、使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察能力和实验能力，学会自主学具有敢于坚持真 点的合成运动作业参考答案（求加速度和角加速度） 1、图示倾角? =30o的尖劈以匀速v =200mm/s 沿水平面向右运动，使杆OB 绕定轴O 转动；r =2003mm 。求当θ =? 时，杆OB 的角速度和角加速度。 思路： 以杆OB 上的点B 为动点，动系与尖劈固结，则绝对轨迹为圆弧，相对轨迹是尖劈上的倾斜直线，牵连运动是水平直线平移。 答案： , rad/s 3 1=ω逆时针；2 rad/s 273 =α ；顺时针。 2、图示小环M 套在半径OC = R =120mm 的固定半圆环和作平动的直杆AB 上。当OB =BC =60mm 瞬时，AB 杆以速度为30mm/s 及加速度为30mm/s 2向右加速运动；试求小环M 的相对速度和相对加速度。 思路： 以小环M 为动点，动系与杆AB 固结，则绝对轨迹为圆弧，相对轨迹是铅垂直线，牵连运动是水平直线平移。 答案： 2r r mm/s 3 3 10 mm/s, 310==a v 3、已知直角弯杆OAB 绕轴O 以匀角速度ω 转动，小环M 同时套在半径为R 的固定圆环和直角弯杆OAB 上（圆环与直角弯杆在同一平面内），几何尺寸如图9 。在图示瞬时，AB 水平且通过圆环中心C 。求该瞬时小环M 的绝对速度和绝对加速度。 思路： 以小环M 为动点，动系与直角弯杆OAB 固结，则绝对轨迹为圆弧，相对轨迹是水平直线，牵连运动是绕轴O 的定轴转动。 答案： ↑==→==↑== , , 2 t a t 2 n a n a ωωωR a a R a a R v v M M M 22ωR a M = 与水平线夹角450 。 4、机构如图所示，已知圆盘半径为r ，可绕水平轴O 定轴转动；杆AB 可在水平滑道中移动。其端点A 始终与圆盘边缘接触且在圆盘边缘上运动，若图示瞬时杆AB 以匀速v 向左运动，求该瞬时圆盘的角速度和角加速度。 思路1： 以杆端A 为动点，动系与圆盘C 固结，则绝对轨迹为水平直线，相对轨迹是以点C 为圆心的圆弧，牵连运动是绕轴O 的定轴转动。 思路2： 以圆盘心C 为动点，动系与杆AB 固结，则绝对轨迹为圆弧，相对轨迹是以点A 为圆心的圆弧，牵连运动为水平直线平行移动。 答案： , 33r v = ω逆时针； 3 22 r v =α，顺时针。 以思路2求解较方便 8-5 杆OA长l，由推杆推动而在图面内绕点O转动，如图所示。假定推杆的速度为?，其弯头高为a。试求杆端A的速度的大小（表示为由推杆至点O的距离x的函数）。 题8－5图 【知识要点】点得速度合成定理和刚体的定轴转动。 【解题分析】动点：曲杆上B，动系：杆OA 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：定轴转动 【解答】取OA杆为动系，曲杆上的点B为动点 v a = v e +v r 大小：√ 方向：√√√ v a = v 2 2 2 2 2 2 cos : a x va a x v a x va v v v e e e a + = + = + = = ω θ η 8-10平底顶杆凸轮机构如图所示，顶杆AB可沿导轨上下移动，偏心圆盘绕轴O转动，轴O位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R，偏心距OC＝e，凸轮绕轴O转动的角速度为?，OC与水平线成夹角?。求当?＝0°时，顶杆的速度。 【知识要点】点的速度合成定理 【解题分析】动点：点C，动系：顶杆AB 绝对运动：圆周运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动 题8－10图 【解答】 取轮心C 为动点，由速度合成定理有 v a = v e +v r 大小： √ 方向： √ √ √ 解得： v a = v e , v r =0, v e =v a =ωe 8-17 图示铰接四边形机构中，O 1A ＝O 2B ＝100mm ，又O 1 O 2＝AB ，杆O 1A 以等角速度?＝2rad/s 绕O 1轴转动。杆 AB 上有一套筒C ，此筒与杆CD 相铰接。机构的各部件都在同一铅直面内。求当?=60°时，杆CD 的速度和加速度。 题8－17图 【知识要点】 点的运动速度和加速度合成定理 【解题分析】 动点：套筒C,动系：杆AB 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动 【解答】 取C 点为动点，杆AB 为动系 （1）速度 v a =v e + v r , v e = v A = A O 1?ω s m v v e a /1.060cos 0 =?= (2) 加速度 a a = a e +a r ,A O a a n A n e 12 ?==ω 2 0/35.030cos s m a a n e a =?= 8-20 图示偏心轮摇杆机构中，摇杆O ，A 借助弹簧压在半径为R 的偏心轮C 上。偏心轮C 绕轴O 往复摆动，从而带动摇杆绕轴O 1摆动。设OC 上OO 1时，轮C 的角速度为O ，角加速度为零，?＝60°。求此时摇杆O 1A 的角速 第五章 点的合成运动 本章要点 一、绝对运动、相对运动和牵连运动 一个动点， 两个参照系： 定系，动系； 三种运动：绝对运动、相对运动和牵连运动， 包括三种速度：绝对速度、相对速度和牵连速度； 三种加速度：绝对加速度、相对加速度和牵连加速度； 牵连点：动参考系上瞬时与动点相重合的那一点称为动参考系上的牵连点。 二、速度合成定理 动点的绝对速度，等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和，即 r e a v v v += 解题要领 1 定系一般总是取地面，相对定系运动的物体为动系，动点不能在动系上. 2 牵连速度是牵连点的速度. 3 速度合成定理中的三个速度向量，涉及大小方向共六个因素，能且只能存在两个未知数方能求解，因此，至少有一个速度向量的大小方向皆为已知的. 4 作速度平行四边形时，注意作图次序：一定要先画大小方向皆为已知的速度向量，然后再根据已知条件画上其余两个速度向量，特别注意，绝对速度处于平行四边形的对角线位置. 5 用解三角形的方法解速度合成图. 三、加速度合成定理 1 牵连运动为平移时的加速度合成定理 当牵连运动为平移时，动点的绝对加速度等于牵连加速度与相对加速度的矢量和，即 r e a a a a +=， 当点作曲线运动时，其加速度等于切向加速度和法向加速度的矢量和，因此上式还可进一步写成 n r t r n e t e n a t a a a a a a a +++=+ 其中 t v a d d a t a =，a 2a n a ρv a =，t v a d d e t e =，e 2e n e ρv a =，t v a d d r t r =，r 2r n r ρv a =，r e a ,,ρρρ依次为绝 对轨迹、牵连轨迹和相对轨迹的曲率半径。 第五章 点的合成运动 本章要点 一、绝对运动、相对运动和牵连运动 一个动点， 两个参照系： 定系，动系； 三种运动：绝对运动、相对运动和牵连运动， 包括三种速度：绝对速度、相对速度和牵连速度； 三种加速度：绝对加速度、相对加速度和牵连加速度； 牵连点：动参考系上瞬时与动点相重合的那一点称为动参考系上的牵连点。 二、速度合成定理 & 动点的绝对速度，等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和，即 r e a v v v += 解题要领 1 定系一般总是取地面，相对定系运动的物体为动系，动点不能在动系上. 2 牵连速度是牵连点的速度. 3 速度合成定理中的三个速度向量，涉及大小方向共六个因素，能且只能存在两个未知数方能求解，因此，至少有一个速度向量的大小方向皆为已知的. 4 作速度平行四边形时，注意作图次序：一定要先画大小方向皆为已知的速度向量，然后再根据已知条件画上其余两个速度向量，特别注意，绝对速度处于平行四边形的对角线位置. 5 用解三角形的方法解速度合成图. 三、加速度合成定理 1 牵连运动为平移时的加速度合成定理 · 当牵连运动为平移时，动点的绝对加速度等于牵连加速度与相对加速度的矢量和，即 r e a a a a +=， 当点作曲线运动时，其加速度等于切向加速度和法向加速度的矢量和，因此上式还可进一步写成 n r t r n e t e n a t a a a a a a a +++=+ 其中 t v a d d a t a =，a 2a n a ρv a =，t v a d d e t e =，e 2e n e ρv a =，t v a d d r t r =，r 2r n r ρv a =，r e a ,,ρρρ依次为绝 运动的合成与分解的基本原理 1、运动的独立性原理 任何一个分运动不会因其它运动而受到影响． 如：蜡烛在竖直方向上的速度不会因其水平速度的改变而改变，即只要竖直方向分速度v y不变，蜡块从底端到顶端的时间只由竖直速度决定． 如：小船渡河小船驶向对岸所用时间与水流速度大小无关，只由小船垂直流水方向驶向对岸的速度和河宽决定． 2、等时性原理：合运动与分运动同时发生，同时消失，合运动与分运动具有效时性． 3、等效性原理：分运动与合运动具有等效性． 四、两个直线运动的合成 ①两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动． ②一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动． ③两个初速为0的匀变速直线运动：. ④两个初速不为0的匀变速直线运动 运动的合成分解的应用 一、绳拉物体模型 例1、在一光滑水平面上放一个物体，人通过细绳跨过高处的定滑轮拉物体，使物体在水平面上运动，人以大小不变的速度v运动.当绳子与水平方向成θ角时，物体前进的瞬时速度是多大？ 命题意图：考查分析综合及推理能力，B级要求. 错解分析： 弄不清合运动与分运动概念，将绳子收缩的速度按图所示分解，从而得出错解v物=v1=vcosθ. 解法一：应用合运动与分运动的关系 绳子牵引物体的运动中，物体实际在水平面上运动，这个运动就是合运动，所以物体在水平面上运动的速度v物是合速度，将v物按如图所示进行分解. 其中：v=v物cosθ，使绳子收缩. =v物sinθ，使绳子绕定滑轮上的A点转动. v ⊥ 所以v物= 解法二：应用微元法 设经过时间Δt，物体前进的位移Δs1=BC，如图所示.过C点作CD⊥AB，当Δt→0时，∠BAC极小，在△ACD中，可以认为AC=AD，在Δt时间内，人拉绳子的长度为Δs2=BD，即为在Δt时间内绳子收缩的长度. 一、基本知识点 知识点1、运动的合成与分解的几个概念:如果某物体同时参与几个运动,那么这个物体实际的运动就叫做那几个运动的,那几个运动叫做这个实际运动的。已知分运动情况求合运动的情况叫运动的,已知合运动情况求分运动情况叫运动的。 知识点2、运动合成与分解其实质就是对运动物体的位移、速度与加速度的合成与分解,使用规则就是:平行四边形法则。 要注意:①合运动一定就是物体的实际运动。 ②分运动之间没有相互联系(独立性)。 ③合运动与分运动所用的时间相等(同时性)。 ④等效性:各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全相同的效果。 ⑤合运动与分运动的位移、速度、加速度都遵守平行四边形法则。 过关练习1 1.降落伞在下落一段时间后的运动就是匀速的,无风时,某跳伞运动员的着地速度为4m/s,现在由于有沿水平方向向东的影响,跳伞运动员着地的速度5m/s,那么风速( ) A.3m/s B.4m/s C.5m/s D.1m/s 2.某人以一定的速率垂直河岸将船向对岸划去,当水流匀速时,关于她过河所需的时间、发生位移与水速的关系就是( ) A.水速小时,位移小,时间短 B.水速大时,位移大,时间长 C.水速大时,位移大,时间不变 D.位移、时间与水速无关。 知识点3:合运动的性质由分运动的性质决定 ①两个匀速直线运动的合运动就是运动 ②两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动就是运动。 ③一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动可能就是运动,也可能就是 ④两个匀变速直线运动的合运动可能就是运动,也可能就是 过关练习2: 1.一个质点同时参与互成一定角度的匀速直线运动与匀变速直线运动,该质点的运动特征就是( ) A.速度不变 B.运动中的加速度不变 C.轨迹就是直线 D.轨迹就是曲线 2.若一个物体的运动就是两个独立的分运动合成的,则( ) A.若其中一个分运动就是变速运动,另一个分运动就是匀速直线运动,则物体的合运动一定就是变速运动 B.若两个分运动都就是匀速直线运动,则物体的合运动一定就是匀速直线运动 C.若其中一个就是匀变速直线运动,另一个就是匀速直线运动,则物体的运动一定就是曲线运动 D.若其中一个分运动就是匀加速直线运动,另一个分运动就是匀减速直线运动,合运动可以就是曲线运动 第六章点的合成运动 一、是非题 1、不论牵连运动的何种运动，点的速度合成定理v a=v e+v r皆成立。（） 2、在点的合成运动中，动点的绝对加速度总是等于牵连加速度与相对加速度的矢量和。（） 3、当牵连运动为平动时，相对加速度等于相对速度对时间的一阶导数。（） 4、用合成运动的方法分析点的运动时，若牵连角速度ωe≠0，相对速度υr≠0，则一定有不为零的科氏加速度。（） 5、若将动坐标取在作定轴转动的刚体上，则刚体内沿平行于转动轴的直线运动的动点，其加速度一定等于牵连加速度和相对加速度的矢量和。（） 6、刚体作定轴转动，动点M在刚体内沿平行于转动轴的直线运动，若取刚体为动坐标系，则任一瞬时动点的牵连加速度都是相等的。（） 7、当牵连运动定轴转动时一定有科氏加速度。（） 8、如果考虑地球自转，则在地球上的任何地方运动的物体（视为质点），都有科氏加速度。（） 二、选择题 1、长L的直杆OA，以角速度ω绕O轴转动，杆的A端铰 接一个半径为r的圆盘，圆盘相对于直杆以角速度ωr，绕A轴 转动。今以圆盘边缘上的一点M为动点，OA为动坐标，当AM 垂直OA时，点M的相对速度为。 ①υr=Lωr，方向沿AM； ②υr=r（ωr－ω），方向垂直AM，指向左下方； ③υr=r（L2+r2）1/2ωr，方向垂直OM，指向右下方； ④υr=rωr，方向垂直AM，指向在左下方。 2、直角三角形板ABC，一边长L，以匀角速度ω绕B轴转动，点M以S=Lt的规律自A向C运动，当t=1秒时，点M的相对加速度的大小α r= ；牵连加速度的大小αe = ；科氏 加速度的大小αk = 。方向均需在图中画出。 ①Lω2； ②0； ③3Lω2； 运动的合成与分解教案 【教学目的】: 一、知识目标 1.理解合运动和分运动的概念; 2.知道运动的合成、分解,理解运动合成和分解法则:平行四边形法则; 3.理解互成角度的直线运动的合运动可能是直线运动,也可能是曲线运动。 二、能力目标 1.培养学生解决实际问题的方法——简单问题与复杂问题的辨证关系; 2.培养学生的发散思维、求异思维的能力。 【教学重点、难点分析】: 1.讲授知识的同时,渗透解决复杂实际问题的物理思想和方法是本节核心内容; 2.本节的另一个重点是进行运动的合成和分解的方法应用; 3.合运动和分运动概念的理解是本节的难点。 【教学方法】:演示分析、讲解、练习、讨论. 【教学器材】:计算机多媒体展示台、及相关课件 【主要教学过程】: 一、新课引入 前面的教学中,我们研究了两种简单的运动:匀速直线运动和匀变速直线运动。然而在现实生活中,绝大数运动都是较为复杂的。通过本节的学习,我们就能够利用“运动的合成和分解”及学过的动力学知识来分析一些基本的复杂运动。 提问1. 什么是曲线运动?曲线运动是一种轨迹为曲线的运动. 提问2. 曲线运动的条件是什么?条件:合力的方向跟速度的方向不在一条直线上,而是成一角度,产生的加速度的方向也跟速度的方向不在一条直线上。 即:合外力与速度不在同一直线上时,物体做曲线运动。 二、讲授新课 1.合运动和分运动的概念 指导学生阅读教材第83页的实验部分内容,并提出相关的问题。先在电脑上模拟实验分析,再在讲台上演示并投影到屏幕。 归纳:师生共同得出物体的复杂运动可以看成同时参与了两种简单运动,运动的合成和分解是研究复杂运动的工具。 归纳合运动、分运动的概念。 利用前面所做的实验分析。让学生理解由两个简单运动可以合成一个复杂的运动,加深对“同时参与”的意义: ①物体同时参与了两个分运动; ②合运动与分运动具有等时性。 合运动、分运动的几个概念 ①合位移、分位移: ②合速度、分速度: 曲线运动运动的合成与分解 1.质点仅在恒力F的作用下，由O点运动到A点的轨迹如图所示，在A点时速度的方向与x轴平行，则恒力F的方向可能沿( ) A.x轴正方向 B.x轴负方向 C.y轴正方向 D.y轴负方向 2.某一物体受到几个共点力的作用而处于平衡状态， 当撤去某个恒力F 1 时，物体可能做( ) A.匀加速直线运动 B.匀减速直线运动 C.匀变速曲线运动 D.变加速曲线运动 3.如图所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB与河岸成37°角，水流速度为4 m/s，则船从A点开出的最小速度为( ) A.2 m/s B.2.4 m/s C.3 m/s D.3.5 m/s 4.如图所示，套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可 伸长的轻绳与重物B相连。由于B的质量较大，故在释放B后， A将沿杆上升，当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时， 其上升速度v 1≠0，若这时B的速度为v 2 ，则( ) A.v 2＝v 1 B.v 2 ＞v 1 C.v 2 ≠0 D.v 2 ＝0 5.如左下图所示，河的宽度为L，河水流速为v 水 ，甲、乙两船均以静 水中的速度v同时渡河。出发时两船相距2L，甲、乙船头均与岸 边成60°角，且乙船恰好能直达正对岸的A点。则下列判断正确 的是( ) A.甲船正好也在A点靠岸 B.甲船在A点左侧靠岸 C.甲、乙两船可能在未到达对岸前相遇 D.甲、乙两船到达对岸的时间相等 6.在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v 水平匀速移动，经过时间t,猴子沿杆向上移动的高度为h,人顶杆沿水平地面移动的距离为x,如右上图所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是( ) A.相对地面的运动轨迹为直线 B.相对地面做变加速曲线运动 C.t时刻猴子对地速度的大小为v +at D.t时间内猴子对地的位移大小为 7.小河宽为d，河水中各点水流速度大小与各点到较近河岸边的距离成正比，v 水=kx, k＝ 4v0 d， x是各点到近岸的距离，小船船头始终垂直河岸渡河，小船划水速度为v ，则下列说法中正确的是( ) A.小船的运动轨迹为曲线 B.小船渡河所用的时间与水流速度大小无关 C.小船渡河时的实际速度是先变小后变大 D.小船位于河中心时的合速度大小为5v 8.如图所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方，一支铅笔沿三角板直角边向上做匀速直线运动的同时，三角板沿刻度尺向右匀加速运动，下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断，其中正确的有( ) A.笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线 B.笔尖留下的痕迹是一条曲线 C.在运动过程中，笔尖的速度方向始终保持不变 D.在运动过程中，笔尖的加速度方向始终保持不变 9.在河面上方h=20 m的岸上有人用长绳拴住一条小船，开始时绳与水面的夹角为30°。人以恒定的速率v=3 m/s拉绳，使小船靠岸，那么( ) A.5 s时绳与水面的夹角为60° B.5 s后小船前进了15 m 运动的合成与分解的三种模型 1.一般模型：两个物体都在运动。 处理方法：转化为一个物体的运动。 例1．已知雨滴竖直下落的速度为4m/s，一人撑伞以3m/s的速度前行，则此人如何撑伞可以使雨滴垂直地打在伞上？打在伞上的速度大小为多少？ 例2．如图所示，有甲乙两船，甲船在水中的航速为V，且沿AB方向航 行，乙船在C处，AC与AB的夹角为θ，则乙船应怎样航行才能以最小的航 速赶上甲船？不计水流速度的影响。 练习：有一在水平面内以角速度ω匀速运动的圆台，半径为R，如图，圆台边缘A处 坐着一个人，此人想举枪击中圆心处的目标，如果子弹的速度为v，则枪身的方向应 为。 2.拉船模型：绳的方向与船（或车）的运动方向有一定的夹角。 处理方法：找出合运动（即物体实际的运动），对其按照运动的效果 进行分解。（一般：一个径向速度、一个法向速度）。 例3．如图所示，用绳牵引小船靠岸，若收绳的速度为V，在绳与水平方 向夹角为α时，船的速度为。若此时小船的速度为V，则人拉绳 的速度为。 例4．如图所示，一质量为m的物体静止在光滑水平面，一人用一绳子 绕过滑轮从滑轮的正下方h处以恒定的速度V向右匀速地拉绳，则当绳与水平 方向的夹角为θ时，物体m的速度大小为，在这一过程中人对物体 m所作的功为。 例5．如图所示，一质量为m的物体被绕过光滑滑轮的绳系着，一小车从 滑轮的正下方以恒定的速度V沿水平方向向左拉动，则当小车拉的绳与水平方 向成θ角时，m的机械能增加了多少？ 例6．如图，一质量为m的圆环穿在一水平光滑的竿上，一质量为M的物体通过两个小滑轮A、B与圆环连接，绳与竿的夹角为 ，滑轮距水平竿的高度为h。当把M由静止释放，则m的最大速度为少？ *例6．如图所示，一质量为M的物体置于光滑水平地面上，一人利用图中的装置以恒定的速度V 沿水平方向拉绳，则当人拉到AC与BC的夹角为θ时，M的速度为。 3.渡河模型（水流速度不为零）设水的流速为V1，船在静水中的速度为V2。 处理方法：①．当V2>V1时，直接将船速分解； ②．当V2 一、运动的合成和分解的练习题 一、选择题 1.关于运动的性质，以下说法中正确的是[] A.曲线运动一定是变速运动 B.变速运动一定是曲线运动 C.曲线运动一定是变加速运动 D.物体加速度数值、速度数值都不变的运动一定是直线运动 2.关于力和运动，下列说法中正确的是[] A.物体在恒力作用下可能做曲线运动 B.物体在变力作用下不可能做直线运动 C.物体在恒力作用下不可能做曲线运动 D.物体在变力作用下不可能保持速率不变 3.物体受到几个力的作用而做匀速直线运动，如果只撤掉其中的一个力，其它力保持不变，它可能做[] A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.匀减速直线运动 D.曲线运动 4.关于互成角度（不为零度和180°）的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动，下列说法正确的是[] A.一定是直线运动 B.一定是曲线运动 C.可能是直线，也可能是曲线运动 D.以上答案都不对 5.某质点在恒力F作用下从A点沿图1中曲线运动到B点，到达B点后，质点受到的力大小仍为F，但方向相反，则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的[] A.曲线a B.曲线b C.曲线C D.以上三条曲线都不可能 6.关于曲线运动中，下列说法正确的是[] A.加速度方向一定不变 B.加速度方向和速度方向始终保持垂直 C.加速度方向跟所受的合外力方向始终一致 D.加速度方向总是指向圆形轨迹的圆心 7.一个质点受到两个互成锐角的力F1和F2的作用，由静止开始运动，若运动中保持两个力的方向不变，但F1突然增大△F，则质点此后[] A.一定做匀变速曲线运动 B.可能做匀速直线运动 C.可能做变加速曲线运动 D.一定做匀变速直线运动 8.关于运动的合成和分解，下述说法中正确的是[] A.合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和 B.物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动 C.合运动和分运动具有同时性 D.若合运动是曲线运动，则其分运动中至少有一个是曲线运动 9.某人以一定速率垂直河岸向对岸游去，当水流运动是匀速时，他所游过的路程、过河所用的时间与水速的关系是[] A.水速大时，路程长，时间长 B.水速大时，路程长，时间短 C.水速大时，路程长，时间不变 D.路程、时间与水速无关 10.河边有M、N两个码头，一艘轮船的航行速度恒为v1，水流速度恒为v2，若轮船在静水中航行2MN的时间是t，则[] A.轮船在M、N之间往返一次的时间大于t B.轮船在M、N之间往返一次的时间小于t C.若v2越小，往返一次的时间越短 D.若v2越小，往返一次的时间越长 11.船在静水中的航速是1 m/s，河岸笔直，河宽恒定，河水靠近岸边的流速为2 m/s，河中间的流速为3 m/s.。以下说法中正确的是[] A.因船速小于流速，船不能到达对岸 B.船不能沿一直线过河 C.船不能垂直河岸过河 D.船过河的最短时间是一定的 第1节运动的合成与分解 在共同必修1中，我们已经学习了分析一维运动的方法.但是在实际问题中，直线运动只是在小范围内的一种特殊情况.无论是交通运输工具，还是人造卫星、宇航器的运动都是曲线运动，因此研究曲线运动具有更普遍的意义. 本节的地位比较特殊，涉及到许多基本概念和基本规律.作为研究复杂运动的一种有效方法，我们常把复杂的运动看作是几个简单运动的合成.分运动的性质决定了合运动的性质与合运动的轨迹，通过运动的合成和分解，我们可把一个曲线运动分解为两个方向上的直线运动，从而通过研究简单的直线运动的规律，进一步研究复杂的曲线运动. 在引入曲线运动的概念时，要注意曲线运动和直线运动的衔接.找到曲线运动在直线运动上的生长点：做直线运动的物体在受到与速度不平行的外力时，这个外力将迫使它改变运动方向，从而由直线运动变为曲线运动. 因此，这节课的关键所在是让学生明确物体做直线运动和曲线运动的条件，以及曲线运动和直线运动根本的不同点，做曲线运动的物体，它的速度方向一定是变化的.所以，只要是曲线运动，就一定是变速运动. 研究比较复杂的运动，常常把这个运动看成是两个或几个比较简单的运动合成的，使问题变得容易研究.已知分运动求合运动，叫做运动的合成，合成的依据是平行四边形定则，它包括求合位移、合速度以及合加速度.合运动的特征为：（1）等时性.合运动通过合位移所用的时间和对应的每个分运动通过分位移的时间相等，即各分运动总是同时开始，同时结束.（2）独立性.各分运动的性质不变，也就是说不会因为其他方向上是否有运动而影响自己的运动性质.在运动中，一个物体可以同时参与几种不同的运动.在研究时，可以把各个运动都看作是相互独立进行的，互不影响，这就叫做运动独立性原理. 教学重点 1.理解运动的独立性原理； 2.对一个运动能正确地进行合成和分解. 教学难点 1.实验探究运动的独立性； 2.具体问题中的合运动和分运动的判定. 教具准备投影仪、投影片、多媒体、CAI课件、小钢球、条形磁铁、玻璃管、水、胶塞、蜡块、秒表. 课时安排2课时 三维目标 一、知识与技能 1.知道什么是运动的独立性； 2.在具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动； 3.知道合运动和分运动是同时发生的，并且互不影响； 4.知道运动的合成和分解遵循平行四边形定则. 二、过程与方法 1.通过实验探究运动的独立性，培养学生分析问题、解决问题的能力； 2.使学生能够熟练使用平行四边形定则进行运动的合成和分解. 三、情感态度与价值观 1．使学生会在日常生活中，善于总结和发现问题； 2．使学生明确研究问题的一种方法，将曲线运动分解为直线运动. 教学过程 导入新课 一般的抛体运动是比直线运动更为复杂的曲线运动，比如我们可以很容易地把一枚石子 2 v v e =1 v v =AB r v v =0 450 45 v r =N 第七章 点的合成运动习题解析 [习题7-1] 汽车A 以h km v /401=沿直线道路行驶，汽车B 以h km v /2402=沿另一叉道行驶。求在B 车上观察到的Ａ车的速度。 解： 动点：A 车。 动系：固连于B 车的坐标系。 静系：固连地面的坐标系。 绝对运动：动点A 相对于地面的运动。 相对运动：动点A 相对于B 车的运动。 牵连运动：在动系中，动点与动系的重合点， 即牵连点相对于静系（地面）的运动。当Ａ、 Ｂ两车相遇时，即它们之间的距离趋近于０时， Ａ、Ｂ相重合，Ｂ车相对于地面的速度就是 牵连速度。2v v e =。由速度合成定理得： → →→ +=r e v v v 。用作图法求得： h km v v AB r /40== （↑） 故，Ｂ车上的人观察到Ａ车的速度为h km v v AB r /40==，方向如图所示。 [习题7-2] 由西向东流的河，宽1000m ，流速为0.5m/s ，小船自南岸某点出发渡至北岸，设小船相对于水流的划速为1m/s 。问：（1）若划速保持与河岸垂直，船在北岸的何处靠岸？渡河时间需多久？（2）若欲使船在北岸上正对出发点处靠岸，划船时应取什么方向？渡河时间需多久？ 解：（１） 动点：船。 动系：固连在流水上。 静系：固连在岸上。 绝对运动：岸上的人看到的船的运动。 相对运动：船上的有看到的船的运动。 牵连运动：与船相重合的水体的运动。 绝对速度：未知待求，如图所示的v 。 相对速度：s m v r /1=，方向如图所示。 牵连速度：s m v e /5.0=，方向如图所示。 由速度合成定理得： → →→ +=r e v v v 习 题 7-1 如图7-26所示，光点M 沿y 轴作谐振动，其运动方程为：x = 0，)cos(θω+=t A y ，式中，A 、ω、θ均为常数。如将点M 投影到感光记录纸上，此纸以等速v e 向左运动，试求点在记录纸上的轨迹。 图7-26 t v x e =' )c o s ()c o s (e θωθω+'=+=='x v A t A y y 7-2 用车刀切削工件的端面，车刀刀尖M 的运动方程为 t b x ωsin =，其中b 、ω为 常数，工件以等角速度ω逆时针方向转动，如图7-27所示。试求车刀在工件端面上切出的痕迹。 图7-27 t b t y t x x ωωωsin sin cos ='-'= 0c o s s i n ='+'=t y t x y ωω 解得 )2s i n (2 c o s s i n s i n t a n c o s s i n t b t t b t t t t b x ωωωωωωω==+=' ]1)2[cos(2 sin tan 2-=-='-='t b t b t x y ωωω 4 )2()(2 22b b y x = +'+' 7-3 河的两岸相互平行，如图7-28所示。设各处河水流速均匀且不随时间改变。一船 由点A 朝与岸垂直的方向等速驶出，经过10 min 到达对岸，这时船到达点B 的下游120 m 处的点C 。为使船A 能垂直到达对岸的点B ，船应逆流并保持与直线AB 成某一角度的方向航行。在此情况下，船经12.5 min 到达对岸。试求河宽L 、船相对于水的相对速度v r 和水的流速v 的大小。 图7-28 m/s 2.0600120== v 600r L v = 船A 能垂直到达对岸的点B 750a L v = 2 a 22r v v v += 2222.0)750 ()600(+=L L m 200)750 1()6001(2 .022=-=L m/s 31r =v 7-4 半径R = 60mm 的半圆管BC 绕定轴OO 1按规律)5(t t -=?转动，点在管内运动， 6.2 运动的合成与分解 学习目标: 1．在一个具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动，知道合运动和分运动是同时发生的，并且不互相影响。 2．理解运动的合成和分解，掌握运动的合成和分解所遵循的平行四边形定则。 3．会用作图法和直角三角形知识解决有关位移、速度和加速度的台成、分解问题。 4．会用运动合成和分解的方法解决一些具体问题。 学习重点: 运动的合成和分解。 学习难点: 小船过河问题和绳端速度问题的研究。 主要容: 一、合运动与分运动 1．合运动与分运动定义：如果物体同时参与了两种运动，那么物体实际发生的运动叫做那两种运动的合运动，那两种运动叫做这个实际运动的分运动。 2．在一个具体问题中判断哪个是合运动，哪个是分运动的关键是弄清物体实际发生的运动是哪个，则这个运动就是合运动。物体实际发生的运动就是物体相对地面发生的运动，或者说是 相对于地面上的观察者所发生的运动。 3．相互关系 ①运动的独立性：分运动之间是互不相干的，即各个分运动均按各自规律运动，彼此互不影响。 因此在研究某个分运动的时候，就可以不考虑其他的分运动，就像其他分运动不存在一样。 ②运动的等时性：各个分运动及其合运动总是同时发生，同时结束，经历的时间相等；因此， 若知道了某一分运动的时间，也就知道了其他分运动及合运动经历的时间；反之亦然。 ③运动的等效性：各分运动叠加起来的效果与合运动相同。 ④运动的相关性：分运动的性质决定合运动的性质和轨迹。 二、运动的合成和分解 这是处理复杂运动的一种重要方法。 1．定义：已知分运动的情况求合运动的情况，叫做运动的合成。已知合运动的情况求分运动的情况，叫做运动的分解。 2．实质（研究容）：运动是位置随时问的变化，通常用位移、速度、加速度等物理量描述。所以，运动的合成与分解实质就是对描述运动的上述物理量的合成与分解。 3．定则：由于描述运动的位移、速度、加速度等物理量均是矢量，而矢量的合成与分解遵从“平行四边形定则”，所以运动的合成与分解也遵从“平行四边形定则”。 4．具体方法 8-5 杆OA 长l ，由推杆推动而在图面内绕点O 转动，如图所示。假定推杆的速度为υ，其弯头高为a 。试求杆端A 的速度的大小（表示为由推杆至点O 的距离x 的函数）。 题8－5图 【知识要点】 点得速度合成定理和刚体的定轴转动。 【解题分析】 动点：曲杆上B ，动系：杆OA 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：定轴转动 【解答】 取OA 杆为动系，曲杆上的点B 为动点 v a = v e +v r 大小： √ ？ ？ 方向： √ √ √ v a = v 222 222cos :a x va a x v a x va v v v e e e a +=+=+==ωθη 8-10 平底顶杆凸轮机构如图所示，顶杆AB 可沿导轨上下移动，偏心圆盘绕轴O 转动，轴O 位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R ，偏心距OC ＝e ，凸轮绕轴O 转动的角速度为ω，OC 与水平线成夹角?。求当?＝0°时，顶杆的速度。 【知识要点】 点的速度合成定理 【解题分析】 动点：点C ，动系：顶杆AB 绝对运动：圆周运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动 题8－10图 【解答】 取轮心C 为动点，由速度合成定理有 v a = v e +v r 大小： √ ？ ？ 方向： √ √ √ 解得： v a = v e , v r =0, v e =v a =ωe 8-17 图示铰接四边形机构中，O 1A ＝O 2B ＝100mm ，又O 1 O 2＝AB ，杆O 1A 以等角速度ω ＝2rad/s 绕O 1轴转动。杆AB 上有一套筒C ，此筒与杆CD 相铰接。机构的各部件都在同一铅直面内。求当?=60°时，杆CD 的速度和加速度。 题8－17图 【知识要点】 点的运动速度和加速度合成定理 【解题分析】 动点：套筒C,动系：杆AB 绝对运动：直线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：平行移动 【解答】 取C 点为动点，杆AB 为动系 （1）速度 v a =v e + v r , v e = v A = A O 1?ω s m v v e a /1.060cos 0=?= (2) 加速度 a a = a e +a r ,A O a a n A n e 12 ?==ω 20/35.030cos s m a a n e a =?= 2－1 凸轮以匀角速度ω绕O 轴转动，杆AB 的A 端搁在凸轮上。图示瞬时AB 杆处于水平位置，OA 为铅直。试求该瞬时AB 杆的角速度的大小及转向。 解： r e a v v v += 其中，22e r v e -=ω e v v e a ωφ==tg 所以 l e l v a AB ωω== （逆时针） 2－2. 平底顶杆凸轮机构如图所示，顶杆AB 可沿导轨上下移动，偏心圆盘绕轴 O 转动，轴O 位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R ，偏心距e OC =，凸轮绕轴O 转动的角速度为ω，OC 与水平线成夹角?。求当?=0?时，顶杆的速度。 （1）运动分析 轮心C 为动点，动系固结于AB ；牵连运动为上下直线平移，相对运动为与平底平行直线，绝对运动为绕O 圆周运动。 （2）速度分析，如图b 所示 2－3. 曲柄CE 在图示瞬时以 ω0绕轴E 转动，并带动直角曲杆ABD 在图示平面 内运动。若d 为已知，试求曲杆ABD 的角速度。 解：1、运动分析：动点：A ，动系：曲杆O 1BC ，牵连运动：定轴转动，相对运动：直线，绝对运动：圆周运动。 2、速度分析：r e a v v v += 0a 2ωl v =；0e a 2ωl v v == 01e 1 ωω== A O v BC O （顺时针） 2－4. 在图示平面机构中，已知：AB OO =1，cm 31===r B O OA ，摇杆D O 2在 D 点与套在A E 杆上的套筒铰接。OA 以匀角速度rad/s 20=ω转动， cm 332==l D O 。试求：当?=30?时，D O 2的角速度和角加速度。《运动的合成与分解》教学设计
点的合成运动作业 参考答案
第八章点的合成运动
第5章点的合成运动习题解答
第5章点的合成运动习题解答080814
运动的合成与分解的基本原理
运动合成和分解练习题
理论力学-点的合成运动
(完整版)高中物理：1.2《运动的合成与分解》教案教科版必修2.
运动的合成与分解练习题
运动的合成与分解的三种模型
运动的合成和分解的练习题
运动的合成与分解教学设计电子教案
《理论力学》第七章点的合成运动习题解
第七章点的合成运动习题解答
运动的合成与分解
第八章 点的合成运动
点的合成运动 习题解答