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运动的合成与分解
深圳市外语学校 彭顺坤
一、设计思想
文学源于生活，高于生活，物理理论也一样。实际生活中有很多运动若从运动的合成与分解的角度去分析，将使我们对其规律的认识更加深刻。本教学设计本着从生活中来到生活中去的思想：让学生掌握运动的合成与分解的方法；体会理论探索在认识运动规律的有效性；增强认识自然与改造自然的兴趣与信心。
二、背景分析
高中物理《课标》中在《运动的合成与分解》一栏中的二级与三级主题均与抛体运动相关。在人教版教材中是以蜡块运动来分析运动的合成，以飞机斜向上飞行来研究运动的分解；在山东版的教材中是以竹筏过溪来研究运动的合成，以风吹气球来研究运动的分解。所以本课题是为学习后面的曲线运动做准备，亦是培养化繁为简重要思维方法的一个很好的课例。
三、教学目标
1．知识与技能：知道什么是合运动、分运动、运动的合成、运动的分解等概念；理解合运动与分运动的关系。
2．过程与方法：经历探索合运动与分运动的关系，初步掌握运动合成与分解的方法。
3．情感、态度、价值观：体会理论探索在认识运动规律的作用；增强认识自然与改造自然的兴趣与信心。
四、重点难点 1．教学重点：
（1）学生探索运动的合成与分解规律的过程。 （2）掌握运动的合成与分解的规律。 2．教学难点：
（1）合运动与分运动的关系。 （2）掌握运动的合成与分解的规律。
在运动的合成中：小车在跑步机履带上的运动生动且直观，学生通过操作和观察，加强学生对运动的合成的理解。自创的“运动分解器”简易而且直观，学生操作容易，突破理解运动的分解这一难点。
五、教学过程 （一）教学引入
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[情景设置、引入课题]——问题来自于身边
一台小跑步机用布遮住，班上学生看不到是什么。选一跑步快的同学，要求他到跑步机上跑步尽量保持头不动。
教师提问：该同学在一段时间里的位移是多少？运动速度是多少？ 学生回答：都是零。（也有的认为不是零） 然后拉开遮布，班上同学有所议论。
同学讨论：为什么大家认为该同学跑得很辛苦，位移、速度却是为零？为什么有的又说他有一个速度？学生有各种说法，比如参照物等其它的问题。教师引导至合运动与分运动。
教师引导：他的位移、速度为零是因为他运动的同时跑步机履带也在运动，是两个运动合成的结果。教师顺势引入课题：《运动的合成与分解》
（二）主题教学
1．几个基本概念的教学：
教师提问：同学能不能想到在生活中一个运动由另两个运动合成的例子？ 学生思索：（同学会举出一些例子，可能大多数会是局限在同一直线上两个运动的合成，若能举出两个不同直线上的运动合成的情况最好。先从学生的例子中选出简单的比如汽车上人的运动，教师借此说明什么是合运动，什么是分运动，什么是合位移，什么是分位移，什么是合速度，什么是分速度，什么是运动的合成，什么是运动的分解。）
教师精讲：教师精讲总结上述概念，用PPT打出概念，也可以板书出来。 新的问题：有没有两个分运动不在同一直线上的情况呢？（若同学在上面能举出例更好，教师告诉同学大家一起来看几个小视频，教师播放视频）
视频播放：（视频1）、吊车的吊斗的运动，（视频2）、轮船渡河的运动。 学生讨论：轮船渡河中哪个是合运动，哪个是分运动；哪个是分位移、分速度，哪个是合位移、合速度；运动的合成是指什么，运动的分解是指什么？（以巩固上述的概念）。
2．基本方法的教学： （I）运动合成的运算
教师演示：玻璃管中蜡块的运动。 同学讨论：
（1）蜡块参与了哪两个运动？（巩固基本的概念） （2）分运动的位移与速度各是多少？ （3）合运动的位移与速度各是多少？
（4）分运动与合运动的时间的关系是什么？位移的关系是什么？速度的关系是什么？
播放动画：教师播放视频3：蜡块的运动。同学进一步分析蜡块运动的情景。 师生小结：可用PPT展示结论：
（1）合运动与分运动是同时发生的，所用的是同一个时间。 （2）合位移与分位移之间的关系满足矢量运算：平行四边行定则。
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（3）合速度与分速度之间的关系满足矢量运算：平行四边行定则。 计算练习：教师给出蜡块运动中相应的数据让学生练习以加深印象 （II）运动分解的运算。
教师展示：飞机运动分解演示板，（说明：只是一块薄木板上刻一水平槽，另配一底下粘有粉笔的飞机模型。）
教师演示：把演示板贴靠黑板
（1）板先不动，飞机沿槽做水平运动，留下了水平运动的轨迹； （2）然后飞机不动，板向上推，飞机留下了向上运动的轨迹；
（3）然后飞机沿板的水平槽水平运动的同时，让一同学向上推木板，尽量保持匀速，则可看到飞机斜向上运动。黑板上留下了飞机斜向上运动的轨迹。
教师提问：第三种情况中飞机斜向上的运动可以分解为哪两个运动？ 学生讨论：学生易得出结论。
学生练习：教师PPT给出例题：飞机以300km/h的速度斜向上飞行，方向与水平方向成30°角，求飞机水平方向的分速度和竖直方向的分速度。（要求学生画出矢量图，教师巡视，把做得好的用投影展示。） （III）运动轨迹的判断
教师设问：看刚才的飞机运动分解演示（3）中得出的飞机运动轨迹是不是一条直线？讨论一下是什么原因？你可以得出什么结论？可否实际演示你的结论？
学生表演：选思路清晰有表现力的两个同学合作上台利用分解演示器演示：两个分运动是匀速时，合运动是直线，若其中一个是变速时，则为曲线。
同学讨论：两直线运动的合运动是直是曲由什么决定？如何判断？
教师小结：（先评价上台的同学的实验态度、探索品质、合作的精神。）讨论得到的判断方法：合运动是否是直线还是曲线，根本上是要用直线运动和曲线运动的本质区别去判断的：即加速度与速度在同一直线上为直线运动，加速度与速度不在同一直线上为曲线运动。合运动一样，看合运动的速度与加速度是否在同一直线上。
3．化繁为简的思维培养
播放视频：蜡块的运动二，显示当水平方向是加速时，蜡块的运动不再是直线运动，而是曲线运动。
教师引导：反过来，生活中有很多曲线运动，较直线运动复杂，若可以分解为我们熟悉的直线运动，再用我们上面学到的方法去合成，从而可知道该曲线运动的特点。这是化繁为简的思维方法。
教师演示：两指间轻捏一个粉笔头，手较快速度平移，然后松手，让粉笔做平抛运动。问学生粉笔做直线运动还是曲线运动？从运动分解的角度该曲线运动可以分解为我们熟悉的直线运动吗？
学生讨论：可以分解成两个方向的直线运动。教师：我们下次课就将按这种很有效的方法深入研究这个曲线运动。
（三）巩固拓展 1．轮船过河模拟
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教师演示：一小电动模型船横渡跑步机的履带（模拟轮船渡河），用摄像头投影到大屏幕。一一演示以下几种情况。
提出问题：
（1）让小船头正对“河岸”行驶，改变跑步机履带的速度，观察船实际的运动方向变化情况，比较“过河”的时间。
（2）想使船到达“正对岸”，如何调整船头的朝向？要想过河时间最短，船头如何指向？
（3）当履带的速度大于船速时，船可不可以到达“正对岸”？若不以达到，则要使得“过河”的位移最小，船头朝向如何？
（可给出虚拟数据给学生课堂计算或者作为课后作业布置。此中问题视学生水平而选讲。）
2．车轮运动探究
教师演示：一有较大车轮的玩具车，在其一车轮的边缘粘有一小软彩笔，在运动时可以在纸板留下痕迹。让小车四轮贴着黑板，一则沿着纸板沿直线水平运动。则小彩笔在纸板上画出了车轮边缘某点的运动轨迹。
预留问题：车轮边缘上某点的运动同学们熟悉吗？这是个较复杂的运动！但我们学了研究问题的方法：化繁为简，请同学用这种方法去思考并提出自己的问题。
（四）课堂小结：略（不同水平的学生用不同的总结，针对较低水平的同学的总结中强调基本概念、基本方法。针对较高水平的同学的强调思维方法和探究精神）
六、教学反思
1．以跑步机引入，学生熟悉其情境但又不清楚其间所蕴藏的物理规律，引起思考与讨论，效果较好。
2．在运动的合成中：小车在跑步机履带上的运动生动且直观，学生通过操作和观察，加强学生对运动的合成的理解。
3．自创的“运动分解器”简易而且直观，学生操作容易，突破理解运动的分解这一难点。
4．对于不同层次的学生还应具体对待。
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