2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 第1節(jié) 曲線運動 運動的合成與分解課件 新人教版.ppt

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第四章曲線運動萬有引力與航天 第1節(jié)曲線運動運動的合成與分解 知識梳理 考點自診 一 曲線運動1 速度的方向質(zhì)點在某一點的速度方向 是沿曲線在這一點的切線方向 2 運動的性質(zhì)做曲線運動的物體 速度的方向時刻在改變 所以曲線運動是變速運動 3 做曲線運動的條件 知識梳理 考點自診 4 合力方向與軌跡的關(guān)系物體做曲線運動的軌跡一定夾在合力方向和速度方向之間 速度方向與軌跡相切 合力方向指向曲線的 凹 側(cè) 知識梳理 考點自診 二 運動的合成與分解1 基本概念 1 運動的合成 已知分運動求合運動 2 運動的分解 已知合運動求分運動 2 分解原則可根據(jù)運動的實際效果分解 也可采用正交分解 3 遵循的規(guī)律位移 速度 加速度都是矢量 故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則 知識梳理 考點自診 1 多選 2017 重慶秀山縣月考 關(guān)于做曲線運動的物體 下列說法中正確的是 A 它所受的合外力一定不為零B 它所受的合外力一定是變力C 其速度可以保持不變D 其速度的大小可以保持不變 答案 解析 知識梳理 考點自診 2 如圖所示 汽車在一段彎曲水平路面上行駛 關(guān)于它受的水平方向的作用力的示意圖 可能正確的是 圖中F為牽引力 Ff為汽車行駛時所受阻力 答案 解析 知識梳理 考點自診 3 關(guān)于互成角度的一個勻速直線運動和一個勻變速直線運動的合運動正確的說法是 A 一定是直線運動B 一定是曲線運動C 可以是直線也可能是曲線運動D 以上說法都不正確 答案 解析 知識梳理 考點自診 4 光滑平面上一運動質(zhì)點以速度v通過原點O v與x軸正方向成 角 如圖所示 與此同時對質(zhì)點加上沿x軸正方向的恒力Fx和沿y軸正方向的恒力Fy 則 A 因為有Fx 質(zhì)點一定做曲線運動B 如果Fy Fx 質(zhì)點向y軸一側(cè)做曲線運動C 質(zhì)點不可能做直線運動 答案 解析 知識梳理 考點自診 5 某質(zhì)點的運動速度在x y方向的分量vx vy與時間的關(guān)系如圖所示 已知x y方向相互垂直 則4s末該質(zhì)點的速度和位移大小各是多少 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 物體做曲線運動的條件及軌跡分析1 合力方向與軌跡的關(guān)系無力不拐彎 拐彎必有力 曲線運動的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間 而且向合力的方向彎曲 或者說合力的方向總是指向軌跡的 凹 側(cè) 2 合力方向與速率變化的關(guān)系 1 當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為銳角時 物體的速率增大 2 當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為鈍角時 物體的速率減小 3 當(dāng)合力方向與速度方向垂直時 物體的速率不變 命題點一 命題點二 命題點三 例1小文同學(xué)在探究物體做曲線運動的條件時 將一條形磁鐵放在桌面的不同位置 讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運動 得到不同軌跡 圖中a b c d為其中四條運動軌跡 磁鐵放在位置A時 小鋼珠的運動軌跡是 填軌跡字母代號 磁鐵放在位置B時 小鋼珠的運動軌跡是 填軌跡字母代號 實驗表明 當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向 選填 在 或 不在 同一直線上時 物體做曲線運動 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 思維點撥明確曲線運動的條件 即主要看所受合外力的方向與初速度的方向的關(guān)系 這是判斷物體是否做曲線運動的依據(jù) 命題點一 命題點二 命題點三 即學(xué)即練1 2017 山東威海模擬 如圖所示 一質(zhì)點在一恒力作用下做曲線運動 從M點運動到N點時 質(zhì)點的速度方向恰好改變了90 在此過程中 質(zhì)點的動能 A 不斷增大B 不斷減小C 先減小后增大D 先增大后減小 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 2 2017 安徽合肥質(zhì)檢 在長約一米的一端封閉的玻璃管中注滿清水 水中放一段適當(dāng)?shù)膱A柱形的紅蠟塊 玻璃管的開口端用膠塞塞緊 將其迅速豎直倒置 紅蠟塊就沿玻璃管由管口勻速上升到管底 現(xiàn)將此玻璃管倒置安裝在置于粗糙水平桌面上的小車上 小車從位置A以初速度v0開始運動 同時紅蠟塊沿玻璃管勻速上升 經(jīng)過一段時間后 小車運動到圖中虛線位置B 按照如圖所示建立的坐標(biāo)系 在這一過程中紅蠟塊實際運動的軌跡可能是 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 運動的合成與分解及運動性質(zhì)分析1 合運動和分運動的關(guān)系 2 合運動的性質(zhì)判斷 加速度 或合外力 為0 勻速直線運動 命題點一 命題點二 命題點三 3 兩個直線運動的合運動性質(zhì)的判斷標(biāo)準(zhǔn) 看合初速度方向與合加速度 或合外力 方向是否共線 命題點一 命題點二 命題點三 例2 多選 跳傘表演是人們喜歡的觀賞性體育項目 當(dāng)運動員從直升機(jī)上由靜止跳下后 在下落過程中將會受到水平風(fēng)力的影響 下列說法中正確的是 A 風(fēng)力越大 運動員下落時間越長 運動員可完成更多的動作B 風(fēng)力越大 運動員著地速度越大 有可能對運動員造成傷害C 運動員下落時間與風(fēng)力無關(guān)D 運動員著地速度與風(fēng)力無關(guān) 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 思維點撥運動員的運動可以分解為豎直方向和水平方向的兩個分運動 兩個分運動同時發(fā)生 相互獨立 互不干擾 命題點一 命題點二 命題點三 即學(xué)即練3 多選 如圖所示 生產(chǎn)車間有兩個相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙 甲的速度為v0 小煤塊離開甲前與甲的速度相同 并平穩(wěn)地傳到乙上 乙的寬度足夠大 速度為v1 則 A 在地面參考系中 煤塊做類平拋運動B 煤塊在乙上的劃痕為直線C 煤塊在乙上滑動時 受到的乙的摩擦力方向不變D 煤塊沿垂直于乙的速度減小為0時 工件的速度等于v1 BCD 命題點一 命題點二 命題點三 解析 在地面參考系中 沿甲運動的方向滑動摩擦力向左 沿乙運動的方向滑動摩擦力沿乙運動方向 則摩擦力的合力如下圖 合初速度沿甲運動的方向 則合力與初速度不垂直 所以工件做的不是類平拋運動 故A錯誤 在乙參考系中 如圖所示 摩擦力的合力與合初速度方向相反 故工件在乙上滑動的軌跡是直線 做勻減速直線運動 故B正確 工件在乙上滑動時 在x軸方向做勻減速直線運動 在y軸方向做勻加速直線運動 可知兩個方向摩擦力的分力不變 受到乙的摩擦力方向不變 當(dāng)工件沿垂直于乙的速度減小為0時 不受摩擦力 故工件在乙上滑行的過程中所受摩擦力方向不變 故C正確 設(shè)t 0時刻摩擦力與縱向的夾角為 側(cè)向 x軸方向 縱向 y軸方向 加速度的大小分別為ax ay 則 tan 命題點一 命題點二 命題點三 很短的時間 t內(nèi) 側(cè)向 縱向的速度增量大小分別為 vx ax t vy ay t 則當(dāng) vx v0 vy v1 所以工件沿垂直于乙的速度減小為0時 工件的速度等于v1 故D正確 命題點一 命題點二 命題點三 4 2017 湖南衡陽聯(lián)考 如圖所示 當(dāng)汽車靜止時 車內(nèi)乘客看到窗外雨滴沿豎直方向OE勻速運動 現(xiàn)從t 0時汽車由靜止開始做甲 乙兩種勻加速啟動 甲啟動后t1時刻 乘客看到雨滴從B處離開車窗 乙啟動后t2時刻 乘客看到雨滴從F處離開車窗 F為AB中點 則t1 t2為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 5 多選 2017 北京海淀區(qū)期中 如圖所示 某同學(xué)在研究運動的合成時做了如圖所示活動 用左手沿黑板推動直尺豎直向上運動 運動中保持直尺水平 同時 用右手沿直尺向右移動筆尖 若該同學(xué)左手的運動為勻速運動 右手相對于直尺的運動為初速度為零的勻加速運動 則關(guān)于筆尖的實際運動 下列說法正確的是 A 筆尖做勻速直線運動B 筆尖做勻變速直線運動C 筆尖做勻變速曲線運動D 筆尖的速度方向與水平方向夾角逐漸變小 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 繩 桿 端速度分解問題像繩 桿等這些有長度的物體 在運動過程中 其兩端點的速度通常是不一樣的 但兩端點的速度是有聯(lián)系的 稱之為 關(guān)聯(lián) 速度 關(guān)聯(lián)速度的關(guān)系 沿桿 或繩 方向的速度分量大小相等 分析過程 1 繩子末端運動速度的分解 應(yīng)按運動的實際效果進(jìn)行 2 速度投影定理 不可伸長的桿 或繩 盡管各點速度不同 但各點速度沿桿 繩 方向的投影相同 命題點一 命題點二 命題點三 例3 2017 云南羅平縣月考 如圖所示 做勻速直線運動的小車A通過一根繞過定滑輪的長繩吊起一重物B 設(shè)重物和小車速度的大小分別為vB vA 則 A vB vAB 重物B向上勻速上升C 繩的拉力等于B的重力D 繩的拉力大于B的重力 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 思維點撥將汽車的運動分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向 沿繩子方向的速度等于重物的速度大小 從而判斷出重物的運動規(guī)律 1 求解繩 桿 端運動的合成與分解問題的思路和方法先明確合運動 物體的實際運動 的方向 然后按運動的實際效果 一方面有沿繩 桿 方向伸縮的效果 另一方面有使繩 桿 轉(zhuǎn)動的效果 確定兩個分運動的方向 沿繩 桿 方向的分運動和垂直繩 桿 方向的分運動 而沿繩 桿 方向的分速度大小相同 命題點一 命題點二 命題點三 2 常見的繩 桿 端運動的合成與分解圖示 命題點一 命題點二 命題點三 即學(xué)即練6 2017 江西南昌期中 一輕桿兩端分別固定質(zhì)量為mA和mB的兩個小球A和B 可視為質(zhì)點 將其放在一個光滑球形容器中從位置1開始下滑 如圖所示 當(dāng)輕桿到達(dá)位置2時球A與球形容器球心等高 其速度大小為v1 已知此時輕桿與水平方向夾角 30 B球的速度大小為v2 則 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 7 2017 江蘇無錫模擬 一輛車通過一根跨過定滑輪的輕繩提升一個質(zhì)量為m的重物 開始車在滑輪的正下方 繩子的端點離滑輪的距離是H 車由靜止開始向左做勻加速運動 經(jīng)過時間t 繩子與水平方向的夾角為 如圖所示 試求 1 車向左運動的加速度的大小 2 重物m在t時刻速度的大小 命題點一 命題點二 命題點三 由運動的分解知識可知 車的速度v車沿繩的分速度與重物m的速度相等 即v物 v車cos 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 小船渡河模型1 模型特點兩個分運動和合運動都是勻速直線運動 其中一個分運動的速度大小 方向都不變 另一個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(tǒng)可看作小船渡河模型 2 模型分析 1 船的實際運動是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動 2 三種速度 v1 船在靜水中的速度 v2 水流速度 v 船的實際速度 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 3 小船渡河的兩類問題 三種情景 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 例題已知某船在靜水中的速率為v1 4m s 現(xiàn)讓船渡過某條河 假設(shè)這條河的兩岸是理想的平行線 河寬為d 100m 河水的流動速度為v2 3m s 方向與河岸平行 試分析 1 欲使船以最短時間渡過河去 船的航向怎樣 最短時間是多少 船發(fā)生的位移是多大 2 欲使船渡河過程中的航行距離最短 船的航向又應(yīng)怎樣 畫圖表示 渡河所用時間是多少 3 若河水的流動速度增大為v3 5m s 其余條件不變 欲使船渡河過程中的航行距離最短 船的航向又應(yīng)怎樣 畫圖表示 渡河所用時間是多少 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 答案 1 船應(yīng)垂直河岸渡河 最短時間是25s 船發(fā)生的位移是125m 2 船頭指向河的上游 圖見解析 渡河時間是s 3 船的航向圖見解析 渡河所用時間是41 7s 解析 1 當(dāng)船頭垂直對岸行到對岸時 所需要的時間最短 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 2 欲使船航行距離最短 需使船的實際位移 合位移 與河岸垂直 如圖 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 3 若河水的流動速度增大為v3 5m s 此時水的速度大于船的速度時 船不能垂直于河岸到達(dá)對岸 當(dāng)船速與合速度的方向垂直時 即合速度的方向與河岸之間的夾角最大時 船渡河過程中的航行距離最短 如圖 此時垂直于河岸方向的分速度v v1cos 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得t 41 7s 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 思維點撥 1 船航行時速度為靜水中的速度與河水流速二者合速度 當(dāng)以靜水中的速度垂直河岸過河的時候渡河時間最短 由矢量合成的平行四邊形定則得知小船的合速度 小船實際以合速度做勻速直線運動 進(jìn)而求得位移的大小 2 小船以最短距離過河時 則靜水中的速度斜著向上游 合速度垂直河岸 3 水的速度大于船的速度時 船不能垂直于河岸到達(dá)對岸 當(dāng)船速與合速度的方向垂直時 船渡河過程中的航行距離最短 命題分析合成和分解是研究曲線運動的基本方法 小船渡河模型是典型問題 高考時往往單獨命題 題型一般為選擇題 題目分兩種情況 船速大于水速 船速小于水速 涉及兩種極值 渡河最小位移 渡河最短時間 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 總結(jié)提升無論哪類都必須明確以下四點 1 正確區(qū)分分運動和合運動 船的航行方向也就是船頭所指方向的運動 是分運動 船的運動也就是船的實際運動 是合運動 與船頭所指方向一般情況下不共線 2 按實際效果分解 一般用平行四邊形定則沿水流方向和船頭所指方向分解 3 渡河時間只與船垂直河岸的分速度有關(guān) 與水流速度無關(guān) 4 求最短渡河位移時 根據(jù)船速v船與水流速度v水的大小情況 用三角形定則求極限的方法處理 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 1 如圖所示 河水流動的速度為v且處處相同 河寬度為a 在船下水點A的下游距離為b處是瀑布 為了使小船安全渡河 不掉到瀑布里去 且不考慮船在A對面的上游靠岸 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 2 一艘船在一條河流中渡河 當(dāng)河水不流動時 船垂直渡河用時t1 當(dāng)發(fā)生山洪后 在流動的河水中 船在同一位置垂直渡河用時為 設(shè)船相對于靜水的速度一定 水速是船相對于靜水的速度大小的一半 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 3 多選 2017 廣西桂林模擬 河水的流速隨離河岸一側(cè)的距離的變化關(guān)系如圖甲所示 船在靜水中的速度與時間的關(guān)系如圖乙所示 若要使船以最短時間渡河 則 A 船渡河的最短時間是60sB 船在行駛過程中 船頭始終與河岸垂直C 船在河水中航行的軌跡是一條直線D 船在河水中的最大速度是5m s 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 4 2018 河北衡水中學(xué)二調(diào) 某人劃船橫渡一條河 河水流速處處相同且恒定 船的劃行速率恒定 已知此人過河最短時間為T1 若此人用最短的位移過河 則需時間為T2 已知船的劃行速度大于水速 則船的滑行速率與水流速率之比為 答案 解析 模型建立 典例示范 變式訓(xùn)練 5 多選 如圖所示 甲 乙兩船在同一條河流中同時開始渡河 M N分別是甲 乙兩船的出發(fā)點 兩船頭與河巖均成 角 甲船船頭恰好對準(zhǔn)N點的正對岸P點 經(jīng)過一段時間乙船恰好到達(dá)P點 如果劃船速度大小相同 且兩船相遇 不影響各自的航行 下列判斷正確的是 A 甲船也能到達(dá)正對岸B 兩船渡河時間一定相等C 兩船相遇在NP直線上D 渡河過程中兩船不會相遇 答案 解析