2. 运动的合成与分解教学设计思路

《运动的合成与分解》教学设计

［物理2（必修）教科版

第1章第1节］

四川省高县中学 王劲

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各类直线运动后进入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，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几个简单的分运动，进而利用研究分运动的性质和轨迹来确定物体实际运动的性质和轨迹。

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还比较陌生，对物体运动的运动的矢量性（利用平行四边形定则合成与分解）缺乏感性认识，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、利用小船渡河课件模拟的物理情境，引导学生建立直角坐标系描述小船的运动，增加其感性认识。并通过数据的变化引起运动的变化，培养学生的应用数学解决物理问题的能力和抽象思维能力。

2、利用起重机课件模拟的物理情境，探究运动的合成，感知分运动与合运动的关系。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理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

四、教学重点难点分析

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重点：明确一个复杂的实际物体运动可以等效为两个简单的运动，理解运动合成、分解的意义和方法。

难点：1、具体实际问题中合运动和分运动的判定。

2、分运动和合运动的矢量性和独立性。

3、小船过河问题。

五、教学媒体运用

1、演示合运动与分运动关系实验装置

2、研究运动独立性的实验装置

3、PPT教学演示课件、计算机、投影仪。

六、教学流程

课件蜡块运动

情境

播放视频

录像剪接

引入新课

自学

归纳

曲线运动的分析方法，合运动、分运动的关系、特点

实践应用

课件

小船过河

感性认识

推理探究

最短时间、最短路程过河

知能落实实际应用思考讨论

课件

吊车

感性认知

理性认识

合运动与分

运动关系

七、教学程序设计

教学

程序

设疑激趣

新

课引

入

教

师

活

动

【设疑激趣】曲线运动我们该如何研究？

【播放课件】蜡块运动

【设疑激趣】你知道怎样才能使小船在最短时间过河吗？你知道怎样才能使小船渡河的距离最短吗？

学生活动

学生思考教师设问

学生观看课件蜡块运动、分析，阅读教材，自学归纳合运动与分运动的关系、特点

教学

资源

课件一

- 2 -

新

课

教

学

新

课

教

学

新

课

教

学

问题提出

解决问题1：处理曲线运动的数学方法

1、引导学生复习：物体在一条直线上运动时，可以沿这条直线建立一个坐标系，分析归纳描述一维运动的数学方法。

【板书】物体在一条直线上运动时，可以沿这条直线建立一个坐标系，

2、利用小船过河图片，引导学生研究：物体

在一个平面上运动时，可以建立一个平面直角坐标系，分析归纳描述二维运动的数学方法。

1、学生分别写出：

如果取t=0时刻物体位置坐标为x=0, 且规定物体运动方向为正方向，则物体在做匀速直线运动时

物体位移表达式为x=vt 物体做匀加加速直线运动时

物体位移表达式为

t 1xv0tat2

2物体做自由落体运动时

经过任意时刻t后位移为，

yv0t12gt

22、学生小组交流：描述小船过河的运动，可以这样建立坐标系，以运动开始时小船的位置为原点，以沿河岸和垂直河岸方向为x轴和y轴的正方向。

解决问题2：区分什么是合运动。什么是分运动

1、引导学生分析小船渡河问题：

（1）假如河水不流动而船在静水中沿AB方向行驶，经一段时间将从A运动到B。

（2）假如船的发动机没有开动，而河水流动，那么船经过相同一段时间将从A运动到A′。

（3）船在流动河水中开动，同时参与上述两个运动，船经相同时间从A点运动到B′点，

学生小组讨论，画图：

（1）画出假如河水不流动而船在静水中运动轨迹图

（2）假如船的发动机没有开动，而河水流动时船的运动轨迹图

（3）如果船在流动河水中开动，船的运动轨迹图

多媒体

课件

- 3 -

新

课

教

学

新

课

教

学

学生小组讨论小结得出合运动和分运动的含义：

如果一个物体同时参与两个运动，则这两个运动称为分运动，物体实际的运动称为合运动。

【板书】物体合运动与分运动意义

如果一个物体同时参与两个运动，则这两个运动称为分运动，物体实际的运动称为合运动

解决问题3：合运动与分运动关系

1、合运动与分运动的矢量性

（1）提供合运动与分运动装置

（2）引导学生分析实验：

运动轨迹3是蜡块的合运动，运动轨迹1和运动轨迹2是分运动。

以轨迹1的位移x和轨2的位移y为邻边作平行四边形，其所夹的对角线的大小与方向与轨迹3的位移重合，表明分位移、合位移的关系遵循平行四边形定则。

根据vxxy

vy

ttsv

t将合运动与分运动位移平行四边形等比例缩小t倍，其平行四边形关系仍然成立。即物体运动的合速度与分速度关系也遵循平行四边形定则

回顾合力和分力运算法则，得出推论，一切矢量关系运算都遵循平行四边形定则。

【板书】合运动和分运动的位移、速度、加速度关系遵循平行四边形定则。

学生实验：

（1）在一端封闭、长约lm的玻

璃管内注满清水，水中放一个红蜡

做的小圆柱体，将玻璃管的开口端

用胶塞塞紧，并用大头针将蜡块与合运动与分运动实胶塞固定

（2）以蜡块开始运动位置为原点。验装置

（学生课建立平面直角坐标系，

（3）保持蜡块与玻璃管相对位置前小制不变，将玻璃管沿x轴正向匀速移作）

动，描绘出蜡块运动轨迹x。

（4）保持玻璃管不动，拔出大头针，使蜡块沿玻璃管匀速沿y轴正方向移动相同时间，描绘出蜡块运动轨y （5）使蜡块和玻璃管保持原有速度同时沿xy坐标轴匀速运动相同时间，描绘蜡块运动轨迹s。

- 4 -

新

课

教

学

实践应用

例1、

小船过河问题。一只小船横渡小河,小河河水的流速为v2，且v1> v2。

（1）若使小船渡河时间最短，船头应对什么方向，最短时间是多少？

（2）若使小船渡河距离最短，船头应对什么方向，所需时间是多少？

例2、

相互垂直的两个分运动合成以后将作什么样的运动：

（1）匀速+匀速

（2）匀速+匀变速

（3）匀变速+匀变速

学生观看课件三后，小组讨论分析。

直线运动或曲线运动取决于初速度V0与加速度a的方向关系，所以判断合运动的性质需分别合成分运动的初速度和加速度

短。最短时间

；tm学生观看课件二后，小组讨论分由于小船渡河速度全部取自本身发动机提供的速度v1，当v1即船头与垂直河岸时，渡河所用时间最宽为d，

若船对静水的恒定速度为v1

析。

d

v1若使小船渡河距离最短，则小船实际的运动轨道必须与河岸垂直，也就是小船合运动方向与河岸垂直时，小船渡河的距离最短。

建立沿河岸方向和垂直河岸方向直角坐标系，设v1与y轴夹角为，由平行四边形和勾股定理求得 sinv21v2

sin

v1v1vv12v22

t'ddvv12v22

小

结

与

作

业

学生小结：

1、处理一个平面内物体的运动可以建立平面直角坐标系

2、物体实际的运动为合运动，组成合运动的几个运动称为分运动。

3、合运动与分运动之间具有等时性，矢量性，独立性

作业：教材课后作业1—3题

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