姜葛 张云莹

(北京市昌平区教师进修学校)

1 问题提出

“合成与分解”思想是高中物理中重要的思维方法.任何运动都可以分解为两个分运动,如平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动;斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动;静止也可以分解为两个速度方向相反、大小相等的匀速直线运动.运动合成与分解遵循矢量的运算法则,即平行四边形定则.运动的合成与分解本质上是描述运动的物理量,即位移、速度、加速度的合成与分解.利用合成与分解的观点可以分析、解决物理中复杂的运动问题.

2 重力场中复杂的运动问题

在重力场中研究物体的运动是高中物理中常见的问题.在重力场中物体受到竖直方向的重力作用.

例1如图1所示,一高度为h、内壁光滑的圆筒竖直放置,将一个小滑块在圆筒上端O点以水平初速度v0沿圆筒内壁切线方向抛出.已知重力加速度为g,不计空气阻力.

图1

(1)求小滑块从抛出到离开圆筒所用的时间t.

(2)如果沿虚线OO′将圆筒展开,以小滑块初始位置为坐标原点O,初速度v0方向为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,建立直角坐标系xOy,如图2所示.定性画出小滑块在圆筒内表面的运动轨迹.

图2

解析

(1)小滑块在圆筒内的运动可以分解为竖直方向和水平方向的两个分运动.在竖直方向上,小滑块在重力作用下做自由落体运动;在水平方向上,小滑块……