人教版高中物理必修2教學設計

課題運動的合成與分解單元5學科物理年級高一

本節課所采用的教材是人教版高中物理必修2第五章第二節的內容。

運動的合成與分解是研究較復雜運動的一種方法，即較復雜的運動可以看作是幾個較簡

單運動的合運動。本節內容既是方法介紹，又是研究平拋運動的預備知識。本節課通過演示

實驗讓學生理解這一方法，并學會在分析平拋運動時運用它。

教材

這一節又是平行四邊形定則在第二個矢量運算中的應用。學好這節課的內容能使學生真

分析

正體會到平行四邊形定則這一矢量運算法則，并且能很容易的推廣到其他的矢量運算。

矢量運算始終貫穿在高中物理知識內容的全過程中，因此無論從這一章看，還是從整個

教材看，這一節都是承上啟下的重要知識。學好這節內容，一方面可以深化前面所學的知識，

另一方面又為后續學習打好必要的基礎。

一、教學目標

1.在具體問題中知道什么是合運動，什么是分運動。

2.知道合運動和分運動是同時發生的，并且互不影響。

3.知道運動的合成和分解的方法遵循平行四邊形法則。

4.能夠運用平行四邊形法則解決有關位移、速度合成和分解的問題．

教學

二、核心素養

目標

與核物理觀念：體驗運動的合成和分解是研究復雜運動的一種基本方法的物理觀念

心素科學思維：培養學生應用數學知識解決物理問題的科學思維方法，培養學生的創造性思

養

維過程以及初步的觀察、分析和概括能力。

科學探究：通過對一個平面運動的實例-蠟塊的運動的探究讓學生能夠運用平行四邊形

法則解決有關位移、速度合成和分解的問題

科學態度與責任：通過學生間的對蠟塊的運動討論，培養他們的團結協作精神以及謙虛

好學的思想和實事求是的態度。

重點對一個運動能正確地進行合成和分解

難點具體問題中的合運動和分運動的判定。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課對于直線運動中，建立一維坐標，據運動規律，

就可以確定任意時刻的位置，進而知道它的運動軌學生觀察圖片激發學生的學習

跡。思考：如果研興趣，引出本節

出示圖片:小車在一維坐標上的運動究復雜的運課題

出示圖片:小球的拋體運動動，我們怎么

如果研究復雜的運動，我們怎么辦呢？本節所辦？

學的運動的合成與分解是解決這一問題的基本方

法。

講授新課一、紅蠟塊在平面內的運動

演示:觀察蠟塊的運動

1、實驗器材

紅蠟做的小圓柱體、一端封閉長約1m的玻

璃管內、清水

2、實驗步驟

（1）在一端封閉、長約1m的玻璃管內注滿

清水，水中放一個紅蠟做的小圓柱體A，將玻璃管學生了解實驗通過對實驗的仔

的開口端用橡膠塞塞緊。(圖甲)器材和實驗步細觀察了解蠟塊

驟觀察老師的的運動情況

演示實驗

（2）把玻璃管倒置（圖乙），蠟塊A沿玻璃

管上升,觀察玻璃管上升的速度。

（3）在蠟塊勻速上升的同時，將玻璃管緊貼

著黑板沿水平方向向右勻速移動（圖丙），觀察蠟

塊的運動情況。

說明：蠟的密度略小于水的密度。在蠟塊上升

的初期，它做加速運動，隨后由于受力平衡而做勻

速運動。

出示蠟塊運動的視頻學生觀看視頻鍛煉學生觀察總

教師歸納實驗結論總結實驗結論結能力

3、實驗結論

（1）水平方向：蠟塊隨管向右做勻速直線運

動。

（2）豎直方向：蠟塊相對管向上做勻速直線

運動。

（3）在黑板的背景前我們看到蠟塊相對黑板

是向右上方運動的。

那么，蠟塊向右上方的這個運動是什么樣的運

動呢？要想定量地研究蠟塊的運動，就要建立坐標

系，具體分析。

二、理論分析紅蠟塊的運動

1、建立坐標系

以蠟塊開始勻速運動的位置為原點O，以水平

向右的方向和豎直向上的方向分別為x軸和y軸學生閱讀課文鍛煉學生的自主

的方向，建立平面直角坐標系。回答：如何建學習能力

蠟塊的位置P的坐標：立坐標系？蠟

x=vxt塊的位置P的

y=vyt坐標是什么

2、蠟塊運動的軌跡

x=vxt

y=vyt

在數學上，關于x、y兩個變量的關系式可以在教師的引導鍛煉學生的計算

描述一條曲線（包括直線）。上面x、y的表達式下學生動手計能力理解蠟塊的

中消去變量t，這樣就得到：算并說出蠟塊運動軌跡是直線

移動的軌跡的原因。

代表的是一條過原點的直線，也就是說，蠟塊

的運動軌跡是直線。

3、蠟塊運動的位移

從計時開始到時刻t，蠟塊運動位移的大小是

在教師的引導幫助學生進一步

位移的方向

下學生說出了解蠟塊的運動

蠟塊運動的位

移和速度

4、蠟塊運動的速度

如圖所示：速度v與vx、vy的關系可根據勾

股定理寫出它們之間的關系：

根據三角函數的知識

三、運動的合成與分解

1、合運動和分運動

（1）合運動：物體實際的運動叫合運動。

（2）分運動：物體同時參與合成運動的運動

叫分運動。

觀察理解合運幫助了解合運動

動和分運動，和分運動

說一說它們的

如圖：蠟塊向右上方的運動可以看成由沿玻璃關系

管向上的運動和水平向右的運動共同構成。

蠟塊相對于黑板向右上方的運動叫作合運動。

蠟塊沿玻璃管向上的運動和它隨著玻璃管向右的

運動，都叫作分運動。

教師總結：合運動和分運動的關系

2、合運動和分運動的關系

（1）合運動和分運動具有同時性；

（2）各分運動之間互不干擾,彼此獨立；

（3）合運動與分運動必須對同一物體；

（4）合運動與分運動在效果上是等效替代的

關系。

3、運動的合成與分解

（1）由分運動求合運動的過程叫運動的合成。

（2）由合運動求分運動的過程叫運動的分解。

4、物體的實際運動的位移、速度、加速度分

別叫合位移、合速度、合加速度。

5、運動的合成與分解即為描述運動的物理量

的合成與分解都遵守平行四邊形定則。

【例題】某商場設有步行樓梯和自動扶梯，步

行樓梯每級的高度是0.15m，自動扶梯與水平面的

夾角為30°，自動扶梯前進的速度是0.76m/s。有

甲、乙兩位顧客，分別從自動扶梯和步行樓梯的起

點同時上樓，甲在自動扶梯上站立不動，乙在步行

樓梯上以每秒上兩個臺階的速度勻速上樓（如圖所

示）。哪位顧客先到達樓上？如果該樓層高4.56m，

甲上樓用了多少時間？

分析：甲、乙兩位顧客在豎直方向上的位移在教師引導下對運動的合成和

相等，可考慮比較他們在豎直方向的分速度。由豎學生對例題進分解進一步了解

直方向的位移和豎直方向的速度，可求出上樓所用行分析并計算

的時間。

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

V乙=2×0.15/1=0.3

因此v甲y>v乙，甲先到樓上。

=

T甲h/v甲y=4.56/0.38=12s

甲比乙先到達樓上，甲上樓用了12s。

說明

（1）運動的合成與分解是分析復雜運動時常

用的方法。

（2）運動合成與分解的思想和方法對分運動

是變速運動的情況也是適用的。

思考與討論:在如圖所示的實驗中，如果將玻璃

管緊貼著黑板沿水平方向向右勻加速移動，若玻璃

學生思考討鞏固物體做曲線

管內壁是光滑的，蠟塊的軌跡還是一條直線嗎？

論：理解軌跡運動的條件

是曲線的原因

蠟塊的軌跡不再是一條直線，而是大致如圖所

示的曲線。

這是因為蠟塊參與了豎直方向上的勻速直線

運動和水平方向上的勻加速直線運動，合力的方向

水平向右，而軌跡的彎曲大致指向合力的方向，軌

跡上每一點的切線方向表示速度的方向，開始的初學生思考討論通過思考討論這

速度豎直向上，所以彎曲的方向向右。不同情況下兩4種情況讓學生

思考討論1：不在同一直線上的兩個勻速直線個直線運動的進一步理解物體

運動的合運動是什么運動？和運動的情況做直線運動和曲

不在同一直線上的兩個勻速直線運動的合運線運動的條件

動是勻速直線運動。

思考討論2：不在同一直線上的勻速直線運動

和勻變速直線運動的合運動是什么運動？

不在同一直線上的勻速直線運動和勻變速直

線運動的合運動是勻變速曲線運動。

思考討論3：初速度為零的兩個不在同一直線

上的勻變速直線運動的合運動是什么運動？

初速度為零的兩個不在同一直線上的勻變速

直線運動的合運動是勻變速直線運動.

思考討論4：初速度不為零的兩個不在同一直

線上的勻變速直線運動的合運動是什么運動？

F合與v合共線－勻變速直線運動

F合與v合不共線－勻變速曲線運動

四、運動的合成與分解的應用___小船渡河模型

1．模型特點

學生閱讀小船掌握小船渡河的

兩個分運動和合運動都是勻速直線運動，其中

渡河模型特點模型

一個分運動的速度大小、方向都不變，另一分運動

的速度大小不變，研究其速度方向不同時對合運

動的影響，這樣的運動系統可看做小船渡河模型。

2．模型分析

在教師的引導鍛煉學生的理解

(1)船的實際運動是水流的運動和船相對靜水

下分析三種速和解決實際問題

的運動的合運動。

度和兩個極值的能力掌握過河

(2)三種速度：v1(船在靜水中的速度)、v2(水流

最短時間和最小

速度)、v(船的實際速度)。

位移的方法

(3)兩個極值

d

①過河時間最短：v1⊥v2，tmin＝(d為河寬)．

v1

②過河位移最小：v⊥v2(前提v1＞v2)，如圖甲

所示，此時xmin＝d，船頭指向上游與河岸夾角為α，

v2

cosα＝；

v1

過河位移最小：v1⊥v(前提v1＜v2)，如圖乙所

dv2

示．過河最小位移為xmin＝＝d.

sinαv1

針對練習：某船要渡過60m寬的河，船渡河的

最短時間是12s；若船沿垂直河岸的直線到達正對

學生練習鞏固理解小船渡

岸，渡河時間是15s，則船在靜水中的速率v1及河

河模型

水的流速v分別為（）

A．v1=5m/s，v2=4m/s

B．v1=5m/s，v2=3m/s

C．v1=4m/s，v2=5m/s

D．v1=4m/s，v2=3m/s

答案:B

課堂練習

1．在一端封閉、長約1m的玻璃管內注滿清水，

水中放一個紅蠟塊R．將玻璃管的開口端用橡膠塞

塞緊。將玻璃管倒置，可以認為紅蠟塊R沿玻璃管

上升的速度不變。再次將玻璃管上下顛倒，在紅蠟

塊上升的同時，將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向向

學生練習鞏固本節知識

右做勻加速移動，如圖建立坐標系，則紅蠟塊的軌

跡可能是（）

答案:C

2、關于運動的合成和分解，下列說法正確的

是（）

A．合運動的時間等于兩個分運動的時間之和

B．分運動是直線運動，則合運動必是直線運

動

C．分運動是勻速直線運動，則合運動可能是

曲線運動

D．分運動是勻變速直線運動，則合運動可能

是曲線運動

答案:D

3、在如圖所示的實驗中將玻璃管豎直倒置后，

紅蠟塊將沿玻璃管勻速上升，則在紅蠟塊上升的過

程中（）

A．若將玻璃管水平向右移動，紅蠟塊必定在

豎直平面內做直線運動

B．若將玻璃管水平向右移動，紅蠟塊必定在

豎直平面內做曲線運動

C．若將玻璃管水平向右加速移動，

紅蠟塊可能在豎直平面內做直線運動

D．若將玻璃管水平向右減速移動，

紅蠟塊必定在豎直平面內做曲線運動

拓展提高

2．端午賽龍舟是中華民族的傳統，若某龍舟

在比賽前劃向比賽點的途中要渡過60m寬兩岸平

直的河，龍舟在靜水中劃行的速率為3m/s，河水的

流速4m/s，下列說法中正確的是（）

A．該龍舟以最短時間渡河通過的位移為60m

B．該龍舟渡河的最大速率為7m/s

C．該龍船渡河所用時間最少為15s

D．該龍舟不可能沿垂直河岸的航線抵達對岸

答案:D

3、在某次抗洪搶險中，戰士駕駛沖鋒舟救起

在岸邊不慎落水的小孩，水的流速為3m/s，舟在靜

水中的航速為6m/s，假設河岸是平直的，河寬為

300m，戰士欲將人送到對岸，求：

（1）過河的最短時間；

（2）要使過河的航程最短，沖鋒舟應保持與

上游河岸的角度θ和對應的時間t2

答案：（1）過河的最短時間是50s；

（2）要