2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 微型專題1 運(yùn)動(dòng)的合成與分解學(xué)案 新人教版必修2.doc

微型專題1運(yùn)動(dòng)的合成與分解學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)的概念，掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法.2.能利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)，分析小船渡河問題和關(guān)聯(lián)速度問題.一、運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例蠟塊運(yùn)動(dòng)的研究1.蠟塊的位置：如圖1所示，蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy，玻璃管向右勻速移動(dòng)的速度設(shè)為vx，從蠟塊開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，在某時(shí)刻t，蠟塊的位置P可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示：xvxt，yvyt.圖12.蠟塊的速度：大小v，方向滿足tan.3.蠟塊運(yùn)動(dòng)的軌跡：yx，是一條過原點(diǎn)的直線.二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)如果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)，參與的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就是分運(yùn)動(dòng).2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解：已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的合成；已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的分解.3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解實(shí)質(zhì)是對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移、速度和加速度的合成和分解，遵循平行四邊形定則(或三角形定則).1.判斷下列說法的正誤.(1)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的，時(shí)間相等.()(2)合運(yùn)動(dòng)一定是實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng).()(3)合運(yùn)動(dòng)的速度一定比分運(yùn)動(dòng)的速度大.()(4)兩個(gè)互成角度的勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，一定也是勻速直線運(yùn)動(dòng).()2.豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個(gè)蠟塊能在水中以0.1m/s的速度勻速上浮.在蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí)，使玻璃管沿水平方向勻速向右運(yùn)動(dòng)，測(cè)得蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與水平方向成30角，如圖2所示.若玻璃管的長(zhǎng)度為1.0m，在蠟塊從底端上升到頂端的過程中，玻璃管水平方向的移動(dòng)速度和沿水平方向運(yùn)動(dòng)的距離分別約為()圖2A.0.1m/s,1.73mB.0.173m/s,1.0mC.0.173m/s,1.73mD.0.1m/s,1.0m答案C解析設(shè)蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度為v1，位移為x1，蠟塊隨玻璃管水平向右移動(dòng)的速度為v2，位移為x2，如圖所示，v2m/s0.173 m/s.蠟塊沿玻璃管勻速上升的時(shí)間ts10s.由于合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，故玻璃管水平移動(dòng)的時(shí)間為10s.水平運(yùn)動(dòng)的距離x2v2t0.17310m1.73m，故選項(xiàng)C正確.一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)(1)如果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)，參與的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就是分運(yùn)動(dòng).(2)物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度是它的合位移、合速度、合加速度，而分運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的四個(gè)特性等時(shí)性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生和結(jié)束，時(shí)間相同等效性各分運(yùn)動(dòng)的共同效果與合運(yùn)動(dòng)的效果相同同體性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是同一物體的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性各分運(yùn)動(dòng)之間互不相干，彼此獨(dú)立，互不影響3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解(1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指位移、速度、加速度的合成與分解.由于位移、速度、加速度都是矢量，其合成、分解遵循平行四邊形(或三角形)定則.(2)對(duì)速度v進(jìn)行分解時(shí)，不能隨意分解，應(yīng)按物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行分解.4.合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷分析兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)平行四邊形定則，求出合運(yùn)動(dòng)的合初速度v和合加速度a，然后進(jìn)行判斷.(1)是否為勻變速判斷：加速度或合外力(2)曲、直判斷：加速度或合外力與速度方向例1雨滴由靜止開始下落，遇到水平方向吹來的風(fēng)，下述說法中正確的是()風(fēng)速越大，雨滴下落時(shí)間越長(zhǎng)風(fēng)速越大，雨滴著地時(shí)速度越大雨滴下落時(shí)間與風(fēng)速無關(guān)雨滴著地速度與風(fēng)速無關(guān)A.B.C.D.答案B解析將雨滴的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，雨滴下落時(shí)間與豎直高度有關(guān)，與水平方向的風(fēng)速無關(guān)，故錯(cuò)誤，正確.風(fēng)速越大，落地時(shí)，雨滴水平方向分速度越大，合速度也越大，故正確，錯(cuò)誤，故選B.【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【題點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性和獨(dú)立性1.兩分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，互不影響.2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性.例2(多選)質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象如圖3所示，下列說法正確的是()圖3A.質(zhì)點(diǎn)的初速度為5m/sB.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為3N，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.2s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6m/sD.2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小約為12m答案ABD解析由題圖x方向的速度圖象可知，在x方向的加速度為1.5 m/s2，x方向受力Fx3 N，由題圖y方向的位移圖象可知在y方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為vy4 m/s，y方向受力Fy0.因此質(zhì)點(diǎn)的初速度為5 m/s，A正確；受到的合外力恒為3N，質(zhì)點(diǎn)初速度方向與合外力方向不在同一條直線上，故做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，B正確；2s末質(zhì)點(diǎn)速度大小應(yīng)該為vm/s2m/s，C錯(cuò)誤；2s內(nèi)，xvx0tat29m，y8m，合位移lm12m，D正確.【考點(diǎn)】速度和位移的合成與分解【題點(diǎn)】速度和位移的合成與分解在解決運(yùn)動(dòng)的合成問題時(shí)，先確定各分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，再求解各分運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量，最后進(jìn)行各量的合成運(yùn)算.二、小船渡河問題1.小船的運(yùn)動(dòng)分析小船渡河時(shí)，參與了兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是船相對(duì)水的運(yùn)動(dòng)(即船在靜水中的運(yùn)動(dòng))，一個(gè)是船隨水漂流的運(yùn)動(dòng).2.小船渡河的兩類常見問題(1)渡河時(shí)間t渡河時(shí)間t的大小取決于河岸的寬度d及船沿垂直河岸方向上的速度大小，即t.若要渡河時(shí)間最短，只要使船頭垂直于河岸航行即可，如圖4所示，此時(shí)t，船渡河的位移x，位移方向滿足tan.圖4(2)渡河位移最短問題若v水<v船，最短的位移為河寬d，此時(shí)渡河所用時(shí)間t，船頭與上游河岸夾角滿足v船cosv水，如圖5甲所示.圖5若v水>v船，這時(shí)無論船頭指向什么方向，都無法使船垂直河岸渡河，即最短位移不可能等于河寬d，尋找最短位移的方法是：如圖乙所示，從出發(fā)點(diǎn)A開始作矢量v水，再以v水末端為圓心，以v船的大小為半徑畫圓弧，自出發(fā)點(diǎn)A向圓弧作切線即為船位移最小時(shí)的合運(yùn)動(dòng)的方向.這時(shí)船頭與河岸夾角滿足cos，最短位移x短，渡河時(shí)間t.例3已知某船在靜水中的速度為v14 m/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d100 m，水流速度為v23 m/s，方向與河岸平行，(1)欲使船以最短時(shí)間渡河，渡河所用時(shí)間是多少？位移有多大？(2)欲使船以最小位移渡河，渡河所用時(shí)間是多少？(3)若水流速度為v25m/s，船在靜水中的速度為v14 m/s不變，船能否垂直河岸渡河？答案(1)25s125m(2)s(3)不能解析(1)由題意知，當(dāng)船在垂直于河岸方向上的分速度最大時(shí)，渡河所用時(shí)間最短，河水流速平行于河岸，不影響渡河時(shí)間，所以當(dāng)船頭垂直于河岸渡河時(shí)，所用時(shí)間最短，則最短時(shí)間為ts25s.如圖甲所示，當(dāng)船到達(dá)對(duì)岸時(shí)，船沿河流方向也發(fā)生了位移，由直角三角形的幾何知識(shí)，可得船的位移為l，由題意可得xv2t325m75m，代入得l125m.(2)分析可知，當(dāng)船的實(shí)際速度方向垂直于河岸時(shí)，船的位移最小，因船在靜水中的速度為v14m/s，大于水流速度v23 m/s，故可以使船的實(shí)際速度方向垂直于河岸.如圖乙所示，設(shè)船斜指向上游河對(duì)岸，且與河岸所成夾角為，則有v1cosv2，cos，則sin，所用的時(shí)間為tss.(3)當(dāng)水流速度v25m/s大于船在靜水中的速度v14 m/s時(shí)，不論v1方向如何，其合速度方向總是偏向下游，故不能垂直河岸渡河.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】小船渡河問題的綜合分析1.要使船垂直于河岸橫渡，即路程最短，應(yīng)使v船在水流方向的分速度和水流速度等大、反向，這種情況只適用于v船>v水時(shí).2.要使船渡河時(shí)間最短，船頭應(yīng)垂直指向河對(duì)岸，即v船與水流方向垂直.3.要區(qū)別船速v船及船的合運(yùn)動(dòng)速度v合，前者是發(fā)動(dòng)機(jī)或劃行產(chǎn)生的分速度，后者是合速度.針對(duì)訓(xùn)練1(多選)下列圖中實(shí)線為河岸，河水的流動(dòng)方向如圖中v的箭頭所示，虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線.則其中可能正確的是()答案AB解析小船渡河的運(yùn)動(dòng)可看做水流的運(yùn)動(dòng)和小船運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線，即合速度的方向，小船合運(yùn)動(dòng)的速度方向就是其真實(shí)運(yùn)動(dòng)的方向，分析可知，實(shí)際航線可能正確的是A、B.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】船頭指向、速度方向與渡河軌跡問題三、關(guān)聯(lián)速度分解問題關(guān)聯(lián)速度分解問題指物體拉繩(桿)或繩(桿)拉物體的問題(下面為了方便，統(tǒng)一說“繩”)：(1)物體的實(shí)際速度一定是合速度，分解時(shí)兩個(gè)分速度方向應(yīng)取沿繩方向和垂直繩方向.(2)由于繩不可伸長(zhǎng)，一根繩兩端物體沿繩方向的速度分量大小相等.(3)常見的速度分解模型(如圖6)圖6例4如圖7所示，用船A拖著車B前進(jìn)時(shí)，若船勻速前進(jìn)，速度為vA，當(dāng)OA繩與水平方向夾角為時(shí)，則：(與B相連的繩水平且定滑輪的質(zhì)量及摩擦不計(jì))圖7(1)車B運(yùn)動(dòng)的速度vB為多大？(2)車B是否做勻速運(yùn)動(dòng)？答案(1)vAcos(2)不做勻速運(yùn)動(dòng)解析(1)把vA分解為一個(gè)沿繩方向的分速度v1和一個(gè)垂直于繩的分速度v2，如圖所示，所以車前進(jìn)的速度vB大小應(yīng)等于vA的分速度v1，即vBv1vAcos.(2)當(dāng)船勻速向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，角逐漸減小，車速vB將逐漸增大，因此，車B不做勻速運(yùn)動(dòng).【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解針對(duì)訓(xùn)練2如圖8所示，A物塊以速度v沿豎直桿勻速下滑，經(jīng)細(xì)繩通過光滑輕質(zhì)定滑輪拉動(dòng)物體B在水平方向上運(yùn)動(dòng).當(dāng)細(xì)繩與水平面夾角為時(shí)，求物體B運(yùn)動(dòng)的速度vB的大小.圖8答案vsin解析物塊A沿桿向下運(yùn)動(dòng)，有使繩子伸長(zhǎng)和使繩子繞定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)效果，因此繩子端點(diǎn)(即物塊A)的速度可分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向的兩個(gè)分速度，如圖所示.其中物體B的速度大小等于沿繩子方向的分速度vB.則有vBvsin.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解1.(合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷)(多選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成與分解，下列說法中正確的是()A.物體的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，則它們的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)B.若兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng)分別是勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)C.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性D.速度、加速度和位移的合成都遵循平行四邊形定則答案BCD【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷【題點(diǎn)】由兩分運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷合運(yùn)動(dòng)軌跡2.(兩分運(yùn)動(dòng)的合成)(多選)一質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在如圖9甲所示的xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在x方向的速度時(shí)間(vt)圖象和y方向的位移時(shí)間(yt)圖象分別如圖乙、丙所示，由此可知()圖9A.t0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度大小為12m/sB.質(zhì)點(diǎn)做加速度恒定的曲線運(yùn)動(dòng)C.前2s，質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小為10ND.t1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度大小為7m/s答案BC解析由vt圖象可知，質(zhì)點(diǎn)在x方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，初速度大小為12m/s，而在y方向上，質(zhì)點(diǎn)做速度大小為5 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)，故在前2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的初速度為水平初速度和豎直初速度的合速度，則初速度大?。簐0m/s13 m/s，故A錯(cuò)誤，B正確；由vt圖象可知，前2s，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為：a5m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，前2 s質(zhì)點(diǎn)所受合外力大小為Fma25 N10 N，故C正確；t1 s時(shí)，x方向的速度大小為7 m/s，而y方向速度大小為5 m/s，因此質(zhì)點(diǎn)的速度大小為m/sm/s，故D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】速度和位移的合成與分解【題點(diǎn)】速度的合成與分解3.(合運(yùn)動(dòng)軌跡的判斷)如圖10所示，一玻璃管中注滿清水，水中放一軟木做成的木塞R(木塞的直徑略小于玻璃管的直徑，輕重大小適宜，使它在水中能勻速上浮).將玻璃管的開口端用膠塞塞緊(圖甲).現(xiàn)將玻璃管倒置(圖乙)，在木塞勻速上升的同時(shí)，將玻璃管水平向右由靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng).觀察木塞的運(yùn)動(dòng)，將會(huì)看到它斜向右上方運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，玻璃管移到圖丙中虛線所示位置，木塞恰好運(yùn)動(dòng)到玻璃管的頂端，則能正確反映木塞運(yùn)動(dòng)軌跡的是()圖10答案C解析木塞參與了兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，豎直方向在管中以v1勻速上浮，水平方向向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度v2不斷變大，將v1與v2合成，如圖，由于曲線運(yùn)動(dòng)的速度沿著曲線上該點(diǎn)的切線方向，又由于v1不變，v2不斷變大，故不斷變小，即切線方向與水平方向的夾角不斷變小，故A、B、D均錯(cuò)誤，C正確.【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷【題點(diǎn)】由兩分運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷合運(yùn)動(dòng)軌跡4.(關(guān)聯(lián)速度問題)(多選)如圖11所示，一人以恒定速度v0通過光滑輕質(zhì)定滑輪豎直向下拉繩使小車在水平面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，細(xì)繩與水平方向成45角，則此時(shí)()圖11A.小車運(yùn)動(dòng)的速度為v0B.小車運(yùn)動(dòng)的速度為v0C.小車在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)D.小車在水平面上做減速運(yùn)動(dòng)答案BC解析將小車速度沿著繩子方向與垂直繩子方向進(jìn)行分解，如圖所示，人拉繩的速度與小車沿繩子方向的分速度大小是相等的，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系vcos45v0，則vv0，B正確，A錯(cuò)誤.隨著小車向左運(yùn)動(dòng)，小車與水平方向的夾角越來越大，設(shè)夾角為，由v知v越來越大，則小車在水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解5.(小船渡河問題)小船在200m寬的河中橫渡，水流速度是2 m/s，小船在靜水中的航速是4 m/s.求：(1)要使小船渡河耗時(shí)最少，應(yīng)如何航行？最短時(shí)間為多少？(2)要使小船航程最短，應(yīng)如何航行？最短航程為多少？答案(1)船頭正對(duì)河岸航行耗時(shí)最少，最短時(shí)間為50s(2)船頭偏向上游，與河岸成60角，最短航程為200m解析(1)如圖甲所示，船頭始終正對(duì)河岸航行時(shí)耗時(shí)最少，即最短時(shí)間tmin s50 s.(2)如圖乙所示，航程最短為河寬d，即最短航程為200m，應(yīng)使v合的方向垂直于河岸，故船頭應(yīng)偏向上游，與河岸成角，有cos，解得60.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】小船渡河問題的綜合分析一、選擇題考點(diǎn)一運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.關(guān)于合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)的說法，正確的是()A.合運(yùn)動(dòng)的位移為分運(yùn)動(dòng)位移的矢量和B.合運(yùn)動(dòng)的位移一定比其中的一個(gè)分位移大C.合運(yùn)動(dòng)的速度一定比其中的一個(gè)分速度大D.合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定比分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)答案A解析位移是矢量，其運(yùn)算遵循平行四邊形定則，A正確；合運(yùn)動(dòng)的位移可大于分位移，也可小于分位移，還可等于分位移，B錯(cuò)誤；同理可知C錯(cuò)誤；合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【題點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系2.如圖1所示，在一次救災(zāi)工作中，一架離水面高為Hm、沿水平直線飛行的直升飛機(jī)A，用懸索(重力可忽略不計(jì))救護(hù)困在湖水中的傷員B，在直升飛機(jī)A和傷員B以相同的水平速率勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，懸索將傷員吊起.設(shè)經(jīng)ts時(shí)間后，A、B之間的距離為lm，且lHt2，則在這段時(shí)間內(nèi)關(guān)于傷員B的受力情況和運(yùn)動(dòng)軌跡正確的是下列哪個(gè)圖()圖1答案A解析根據(jù)lHt2，可知傷員B在豎直方向上是勻加速上升的，懸索中拉力大于重力，即表示拉力F的線段要比表示重力G的線段長(zhǎng)，傷員在水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，所以F、G都在豎直方向上；向上加速，運(yùn)動(dòng)軌跡向上偏轉(zhuǎn)，只有A符合，所以在這段時(shí)間內(nèi)關(guān)于傷員B的受力情況和運(yùn)動(dòng)軌跡正確的是A.【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷【題點(diǎn)】結(jié)合表達(dá)式判斷合運(yùn)動(dòng)軌跡和合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)3.(多選)在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)人頂著直桿以速度v0水平勻速移動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，猴子沿桿向上移動(dòng)的高度為h，人頂桿沿水平地面移動(dòng)的距離為x，如圖2所示.關(guān)于猴子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是()圖2A.相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線B.相對(duì)地面做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.t時(shí)刻猴子相對(duì)地面的速度大小為v0atD.t時(shí)間內(nèi)猴子相對(duì)地面的位移大小為答案BD解析猴子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，猴子相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線；因?yàn)楹镒邮艿降暮贤饬愣?加速度恒定)，所以相對(duì)地面猴子做的是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；t時(shí)刻猴子對(duì)地的速度大小為v；t時(shí)間內(nèi)猴子對(duì)地的位移大小為l.【考點(diǎn)】速度和位移的合成與分解【題點(diǎn)】速度和位移的合成與分解4.物體在直角坐標(biāo)系xOy所在平面內(nèi)由O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)，其沿坐標(biāo)軸方向的兩個(gè)分速度隨時(shí)間變化的圖象如圖3所示，則對(duì)該物體運(yùn)動(dòng)過程的描述正確的是()圖3A.物體在03s做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.物體在03s做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.物體在34s做變加速直線運(yùn)動(dòng)D.物體在34s做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)答案B解析物體在03s內(nèi)，x方向做vx4m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，y方向做初速度為0、加速度ay1 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，合初速度v0vx4 m/s，合加速度aay1 m/s2，所以物體的合運(yùn)動(dòng)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，A錯(cuò)誤，B正確.物體在34s內(nèi)，x方向做初速度vx4 m/s、加速度ax4 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，y方向做初速度vy3 m/s、加速度ay3 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，合初速度大小v5m/s，合加速度大小a5 m/s2，v、a方向恰好相反，所以物體的合運(yùn)動(dòng)為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，C、D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷【題點(diǎn)】由兩分運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)考點(diǎn)二小船渡河問題5.小船以一定的速率垂直河岸向?qū)Π秳澣?，?dāng)水流勻速時(shí)，它渡河的時(shí)間、發(fā)生的位移與水速的關(guān)系是()A.水速小時(shí)，位移小，時(shí)間也小B.水速大時(shí)，位移大，時(shí)間也大C.水速大時(shí)，位移大，但時(shí)間不變D.位移、時(shí)間大小與水速大小無關(guān)答案C解析小船渡河時(shí)參與了順?biāo)骱痛怪焙影稒M渡兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性和等時(shí)性知，小船的渡河時(shí)間決定于垂直河岸的分運(yùn)動(dòng)，等于河的寬度與垂直河岸的分速度之比，由于船以一定速率垂直河岸向?qū)Π秳澣?，故渡河時(shí)間一定.水速大，水流方向的分位移就大，合位移也就大，反之則合位移小.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】小船渡河的最短時(shí)間問題6.一只小船渡河，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示.水流速度各處相同且恒定不變，方向平行于岸邊；小船相對(duì)于靜水分別做勻加速、勻減速、勻速直線運(yùn)動(dòng)，船相對(duì)于靜水的初速度大小均相同、方向垂直于岸邊，且船在渡河過程中船頭方向始終不變.由此可以確定()圖4A.船沿AD軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，船相對(duì)于靜水做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.船沿三條不同路徑渡河的時(shí)間相同C.船沿AB軌跡渡河所用的時(shí)間最短D.船沿AC軌跡到達(dá)對(duì)岸前瞬間的速度最大答案D解析因?yàn)槿N運(yùn)動(dòng)船的船頭垂直河岸，相對(duì)于靜水的初速度相同，垂直河岸方向運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同，沿水流方向運(yùn)動(dòng)相同，河的寬度相同，渡河時(shí)間不等，B錯(cuò)誤；加速度的方向指向軌跡的凹側(cè)，依題意可知，AC徑跡是勻加速運(yùn)動(dòng)，AB徑跡是勻速運(yùn)動(dòng)，AD徑跡是勻減速運(yùn)動(dòng)，從而知道AC徑跡渡河時(shí)間最短，A、C錯(cuò)誤；沿AC軌跡在垂直河岸方向是加速運(yùn)動(dòng)，故船到達(dá)對(duì)岸前瞬間的速度最大，D正確.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】小船渡河問題的綜合分析7.(多選)一快艇從離岸邊100m遠(yuǎn)的河流中央向岸邊行駛.已知快艇在靜水中的速度時(shí)間圖象如圖5甲所示；河中各處水流速度相同，且速度時(shí)間圖象如圖乙所示.則()圖5A.快艇的運(yùn)動(dòng)軌跡一定為直線B.快艇的運(yùn)動(dòng)軌跡一定為曲線C.快艇最快到達(dá)岸邊，所用的時(shí)間為20sD.快艇最快到達(dá)岸邊，經(jīng)過的位移為100m答案BC解析兩分運(yùn)動(dòng)為一個(gè)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，知合速度的方向與合加速度的方向不在同一直線上，合運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確.當(dāng)快艇船頭垂直于河岸時(shí)，時(shí)間最短，垂直于河岸方向上的加速度a0.5m/s2，由dat2，得t20s，而位移大于100m，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】小船渡河模型分析【題點(diǎn)】小船渡河的最短時(shí)間問題考點(diǎn)三繩關(guān)聯(lián)速度問題8.(多選)如圖6所示，人在岸上用輕繩通過光滑輕質(zhì)定滑輪拉船，不計(jì)空氣阻力，與人相連的繩水平，已知船的質(zhì)量為m，水的阻力恒為Ff，當(dāng)輕繩與水面的夾角為時(shí)，船的速度為v，人的拉力大小為F，則此時(shí)()圖6A.人拉繩行走的速度為vcosB.人拉繩行走的速度為C.船的加速度為D.船的加速度為答案AC解析船的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了兩個(gè)效果：一是使滑輪與船間的繩縮短，二是使繩繞滑輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此將船的速度按如圖所示進(jìn)行分解，人拉繩行走的速度v人vvcos，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；繩對(duì)船的拉力等于人拉繩的力，即繩的拉力大小為F，與水平方向成角，因此FcosFfma，解得a，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解9.人用繩子通過光滑輕質(zhì)定滑輪拉物體A，A穿在光滑的豎直桿上，當(dāng)以速度v0勻速地拉繩使物體A到達(dá)如圖7所示位置時(shí)，繩與豎直桿的夾角為，則物體A實(shí)際運(yùn)動(dòng)的速度是()圖7A.v0sinB.C.v0cosD.答案D解析由運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知，物體A參與兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是沿著與它相連接的繩子的運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是垂直于繩子斜向上的運(yùn)動(dòng).而物體A的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡是沿著豎直桿向上的，這一軌跡所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)就是物體A的合運(yùn)動(dòng)，它們之間的關(guān)系如圖所示.由幾何關(guān)系可得v，所以D正確.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解10.如圖8所示，有兩條位于同一豎直平面內(nèi)的水平軌道，軌道上有兩個(gè)物體A和B，它們通過一根繞過光滑輕質(zhì)定滑輪O的不可伸長(zhǎng)的輕繩相連接，物體A以速率vA10m/s勻速運(yùn)動(dòng)，在繩與軌道成30角時(shí)，物體B的速度大小vB為()圖8A.5m/sB.m/sC.20m/sD.m/s答案D解析物體B的運(yùn)動(dòng)可分解為沿繩BO方向靠近定滑輪O使繩BO段縮短的運(yùn)動(dòng)和繞定滑輪(方向與繩BO垂直)的運(yùn)動(dòng)，故可把物體B的速度分解為如圖所示的兩個(gè)分速度，由圖可知vBvBcos，由于繩不可伸長(zhǎng)，有vBvA，故vAvBcos，所以vBm/s，選項(xiàng)D正確.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解二、非選擇題11.(運(yùn)動(dòng)的合成與分解)一物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，它在相互垂直的x方向和y方向上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖9所示.圖9(1)計(jì)算物體的初速度大??；(2)計(jì)算物體在前3s內(nèi)的位移大小.答案(1)50m/s(2)30m解析(1)由題圖可看出，物體沿x方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿y方向的分運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng).x方向的初速度vx030 m/s，y方向的初速度vy040 m/s；則物體的初速度大小為v050m/s.(2)在前3s內(nèi)，x方向的分位移大小x3vxt303m90my方向的分位移大小y3t3m60m，故xm30m.【考點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)的合成和分解與運(yùn)動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用【題點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)的合成與分解與運(yùn)動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用12.(關(guān)聯(lián)速度問題)一輛車通過一根跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩提升一個(gè)質(zhì)量為m的重物，開始車在滑輪的正下方，繩子的端點(diǎn)離滑輪的距離是H.車由靜止開始向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t繩子與水平方向的夾角為，如圖10所示.試求：圖10(1)車向左運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；(2)重物m在t時(shí)刻速度的大小.答案(1)(2)解析(1)車在時(shí)間t內(nèi)向左運(yùn)動(dòng)的位移：x，由車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得：xat2，解得：a.(2)t時(shí)刻車的速度：v車at，由運(yùn)動(dòng)的分解知識(shí)可知，車的速度v車沿繩的分速度大小與重物m的速度大小相等，即：v物v車cos，解得：v物.【考點(diǎn)】關(guān)聯(lián)速度的分解模型【題點(diǎn)】繩關(guān)聯(lián)物體速度的分解