
2.對(duì)類似上述的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該怎樣分析呢?
1.人在流動(dòng)的河水中始終保持頭朝正前方游向?qū)Π?,人?huì)在對(duì)岸的正前方到達(dá),還是會(huì)偏向上游或下游?為什么?
一、一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的實(shí)例
1.蠟塊的軌跡如何描述?在每一時(shí)刻的位置和位移如何變化?
2.蠟塊的速度的大小、方向變化嗎?如何描述?
1.建立坐標(biāo)系研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),坐標(biāo)系的選取很重要。研究物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以選擇平面直角坐標(biāo)系。在研究蠟塊的運(yùn)動(dòng)時(shí),我們以蠟塊開始勻速運(yùn)動(dòng)的位置為原點(diǎn)O,以水平向右的方向和豎直向上的方向分別為 x 軸和 y 軸的方向,建立平面直角坐標(biāo)系
若以vx表示玻璃管向右的移動(dòng)速度,vy表示蠟塊沿玻璃管上升的速度,請(qǐng)表示蠟塊在t時(shí)刻的位置及位移。
速度的大小和方向保持不變
綜上,蠟塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。即兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。
1.蠟塊實(shí)際的運(yùn)動(dòng)與水平和豎直的分運(yùn)動(dòng)是什么關(guān)系?
2.蠟塊A由底部運(yùn)動(dòng)至頂端的時(shí)間,與蠟塊在豎直方向由底部運(yùn)動(dòng)到頂端的時(shí)間是什么關(guān)系?
3.如果將試管以更大的速度向右運(yùn)動(dòng),蠟塊在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況變不變?
等效性:合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)可以“等效替代”
等時(shí)性:各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是同時(shí)開始、同時(shí)結(jié)束的,所經(jīng)歷的時(shí)間相等;
獨(dú)立性:分運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立 互不影響
2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
(2) 獨(dú)立性---各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,互不影響;
(3) 等效性----各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來和合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等效。
(1) 等時(shí)性---合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等;
一個(gè)物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果跟另外兩個(gè)運(yùn)動(dòng)共同產(chǎn)生的效果相同,這一物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)叫做這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這以實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)。
4.分解原則:一般根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解,也可以正交分解。
5.遵循規(guī)律:平行四邊形法則
【例題】某商場(chǎng)設(shè)有步行樓梯和自動(dòng)扶梯,步行樓梯每級(jí)的高度是0.15m,自動(dòng)扶梯與水平面的夾角為30°,自動(dòng)扶梯前進(jìn)的速度是0.76m/s。有甲、乙兩位顧客,分別從自動(dòng)扶梯和步行樓梯的起點(diǎn)同時(shí)上樓,甲在自動(dòng)扶梯上站立不動(dòng),乙在步行樓梯上以每秒上兩個(gè)臺(tái)階的速度勻速上樓。哪位顧客先到達(dá)樓上?如果該樓層高4.56m,甲上樓用了多少時(shí)間?
解:如圖所示,甲在豎直方向的速度v甲y=v甲sinθ=0.76×sin30°m/s=0.38m/s乙在豎直方向的速度因此v甲y >v乙,甲先到樓上。甲比乙先到達(dá)樓上,甲上樓用了12s。
如果蠟塊沿水平方向上加速運(yùn)動(dòng),蠟塊做什么運(yùn)動(dòng)?
結(jié)論:勻速直線運(yùn)動(dòng)與勻變速直線運(yùn)動(dòng)合成時(shí),合速度是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
(1)兩個(gè)都是從靜止開始的互成角度勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)?(2)兩個(gè)初速度都不為零互成角度勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)?
可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng),也有可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
1.小船過河問題基礎(chǔ)理解
(1)將船實(shí)際的運(yùn)動(dòng)看做船隨水流的運(yùn)動(dòng)和船在靜水中的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).(2)如圖所示,v水為水流速度,v靜水表示船在靜水中的速度,將船的速度v靜水沿平行于河岸和垂直于河岸方向正交分解,則v水-v靜水csθ為船實(shí)際上沿水流方向的運(yùn)動(dòng)速度,v⊥=v靜水sinθ為船垂直于河岸方向的運(yùn)動(dòng)速度.兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)情況相互獨(dú)立、互不影響.
過河時(shí)間僅由v靜水垂直于河岸的分量v⊥決定,即t=d/v,與v水無關(guān).要使過河時(shí)間最短,應(yīng)使垂直河岸方向的速度最大,如圖所示,當(dāng)sinθ=1,即v靜水垂直于河岸時(shí),過河所用時(shí)間最短,最短時(shí)間為t=d/v靜水,與v水無關(guān).
(1)當(dāng)v水v靜水時(shí),如圖所示,以v水的矢尖為圓心,以v靜水的大小為半徑畫圓,當(dāng)合速度與圓相切時(shí),α角最大.由三角形的相似性,最小位移為 ,過河時(shí)間
1.關(guān)聯(lián)速度問題基礎(chǔ)理解
關(guān)聯(lián)速度問題一般是指物拉繩(或桿)和繩(或桿)拉物問題。高中階段研究的繩都是不可伸長(zhǎng)的,桿都是不可伸長(zhǎng)且不可壓縮的,即繩或桿的長(zhǎng)度不會(huì)改變。繩、桿等連接的兩個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中,其速度通常是不一樣的,但兩個(gè)物體沿繩或桿方向的速度大小相等,我們稱之為關(guān)聯(lián)速度。
2.解決關(guān)聯(lián)速度問題的一般步驟
第一步:先確定合運(yùn)動(dòng),即物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)。第二步:確定合運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)實(shí)際作用效果,一是沿繩(或桿)方向的平動(dòng)效果,改變速度的大?。欢茄卮怪庇诶K(或桿)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)效果,改變速度的方向。即將實(shí)際速度正交分解為垂直于繩(或桿)和平行于繩(或桿)方向的兩個(gè)分量并作出運(yùn)動(dòng)矢量圖。第三步:根據(jù)沿繩(或桿)方向的速度相等列方程求解。
(1)繩牽聯(lián)模型單個(gè)物體的繩子末端速度分解:如圖甲所示,v⊥一定要正交分解在垂直于繩子方向,這樣v∥的大小就是拉繩的速率,注意切勿將繩子速度分解。
兩個(gè)物體的繩子末端速度分解:如圖乙所示兩個(gè)物體的速度都需要正交分解,其中兩個(gè)物體的速度沿著繩子方向的分速度是相等的,即vA∥=vB∥。如圖丙所示,將圓環(huán)的速度分解成沿繩方向和垂直于繩方向的分速度,B的速度與A沿繩方向的分速度相等,即vA∥=vB∥。
丙
乙
(2)桿牽聯(lián)模型如圖丁所示,將桿連接的兩個(gè)物體的速度沿桿和垂直于桿的方向正交分解,則兩個(gè)物體沿桿方向的分速度大小相等,即vA∥=vB∥。
2.有一個(gè)質(zhì)量為4 kg的質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象分別如圖甲、乙所示.下列說法正確的是( ?。〢.質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為22 NC.2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度為6 m/sD.零時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度為5 m/s
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