高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 基礎(chǔ)課1 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解課件 新人教版.ppt

高考導(dǎo)航 基礎(chǔ)課1曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 知識(shí)點(diǎn)一 曲線運(yùn)動(dòng)1 速度的方向 質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向 沿曲線在這一點(diǎn)的 如圖所示的曲線運(yùn)動(dòng) va vc的方向與v的方向相同 vb vd的方向與v的方向相反 切線方向 2 運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 速度的 時(shí)刻在改變 所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是 運(yùn)動(dòng) 方向 變速 3 曲線運(yùn)動(dòng)的條件 知識(shí)點(diǎn)二 運(yùn)動(dòng)的合成與分解1 基本概念 1 運(yùn)動(dòng)的合成 已知 求合運(yùn)動(dòng) 2 運(yùn)動(dòng)的分解 已知 求分運(yùn)動(dòng) 2 分解原則 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的 分解 也可采用 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 定則 分運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng) 實(shí)際效果 正交分解 平行四邊形 思考判斷 1 曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng) 2 兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定與它們合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 3 曲線運(yùn)動(dòng)的加速度一定是變化的 4 合運(yùn)動(dòng)不一定是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng) 5 合速度一定大于分速度 6 運(yùn)動(dòng)合成與分解的實(shí)質(zhì)是對(duì)描述運(yùn)動(dòng)的物理量 位移 速度 加速度 的合成與分解 7 兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng) 8 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力一定是變力 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及特點(diǎn) 曲線運(yùn)動(dòng)條件及特點(diǎn) 2 合力方向與速率變化的關(guān)系 1 曲線運(yùn)動(dòng)的條件 下列幾種說(shuō)法正確的是 a 物體受到變力作用 一定做曲線運(yùn)動(dòng)b 物體受到恒力作用 一定做直線運(yùn)動(dòng)c 物體所受的合力方向與速度方向有夾角時(shí) 一定做曲線運(yùn)動(dòng)d 如果合力方向與速度方向在同一直線上 則物體的速度方向不改變 只是速率發(fā)生變化 解析物體受到變力作用時(shí) 若合力方向與速度方向共線 則物體做直線運(yùn)動(dòng) a錯(cuò)誤 物體受到恒力作用時(shí) 若合力方向與速度方向有夾角 則物體做曲線運(yùn)動(dòng) b錯(cuò)誤 c正確 如果合力方向與速度方向相反 則物體的速度成為零后反向加速運(yùn)動(dòng) d錯(cuò)誤 答案c 2 曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向 如圖1所示的曲線為運(yùn)動(dòng)員拋出的鉛球運(yùn)動(dòng)軌跡 鉛球視為質(zhì)點(diǎn) a b c為曲線上的三點(diǎn) 關(guān)于鉛球在b點(diǎn)的速度方向 下列說(shuō)法正確的是 圖1 a 沿ab的方向b 沿bc的方向c 沿bd的方向d 沿be的方向解析由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某點(diǎn)的速度方向沿曲線在該點(diǎn)的切線方向 因此 鉛球在b點(diǎn)的速度方向沿bd的方向 c正確 答案c 3 曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡分析 2017 海安中學(xué)月考 一輛汽車(chē)在水平公路上轉(zhuǎn)彎 沿曲線由m向n行駛 速度逐漸減小 如圖所示 分別畫(huà)出汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力的四種方向 你認(rèn)為可能正確的是 解析曲線運(yùn)動(dòng)的速度沿切線方向 物體所受合力指向曲線的內(nèi)側(cè) 速度減小說(shuō)明合力的切向分力與速度方向相反 綜合可得b正確 答案b 合力 速度 軌跡之間的關(guān)系做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 其速度方向與運(yùn)動(dòng)軌跡相切 所受的合力方向與速度方向不在同一條直線上 合力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 據(jù)此可以判斷 方法技巧 1 已知運(yùn)動(dòng)軌跡 可以判斷合力的大致方向在軌跡的包圍區(qū)間 凹側(cè) 如圖所示 2 運(yùn)動(dòng)軌跡在速度方向與合力方向所夾的區(qū)間 根據(jù)受力方向和速度方向可以判斷軌跡的大致彎曲方向 3 根據(jù)合力方向與速度方向間的夾角 判斷物體的速率變化情況 夾角為銳角時(shí) 速率變大 夾角為鈍角時(shí) 速率變小 合力方向與速度方向垂直時(shí) 速率不變 這是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的受力條件 運(yùn)動(dòng)的合成及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析 1 合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 2 運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)算法則運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量即位移 速度 加速度的合成與分解 由于它們均是矢量 故合成與分解都遵守平行四邊形定則 1 對(duì)合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的理解 2017 南充適應(yīng)性測(cè)試 如圖2所示 在光滑水平面上有兩條互相平行的直線l1 l2 ab是兩條直線的垂線 其中a點(diǎn)在直線l1上 b c兩點(diǎn)在直線l2上 一個(gè) 圖2 物體沿直線l1以確定的速度勻速向右運(yùn)動(dòng) 如果物體要從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn) 圖中1 2 3為可能的路徑 則可以使物體通過(guò)a點(diǎn)時(shí) a 獲得由a指向b的任意瞬時(shí)速度 物體的路徑是2b 獲得由a指向b的確定瞬時(shí)速度 物體的路徑是2c 持續(xù)受到平行ab的任意大小的恒力 物體的路徑可能是1d 持續(xù)受到平行ab的確定大小的恒力 物體的路徑可能是3 解析物體獲得由a指向b的任意瞬時(shí)速度時(shí) 由運(yùn)動(dòng)的合成可知 物體的運(yùn)動(dòng)路徑是直線 但不一定是路徑2 只有該瞬時(shí)速度為某確定值時(shí) 物體的路徑才是2 故a錯(cuò)誤 b正確 物體持續(xù)受到平行ab的任意大小的恒力時(shí) 物體做曲線運(yùn)動(dòng) 且運(yùn)動(dòng)路徑彎向恒力方向 但物體不一定會(huì)經(jīng)過(guò)c點(diǎn) 且路徑一定不會(huì)是路徑3 故c d錯(cuò)誤 答案b 2 運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性和運(yùn)動(dòng)的合成 降落傘在勻速下降過(guò)程中 遇到水平方向吹來(lái)的風(fēng) 則風(fēng)速越大 降落傘 a 下落的時(shí)間越短b 下落的時(shí)間越長(zhǎng)c 落地時(shí)速度越小d 落地時(shí)速度越大 答案d 3 合成與分解方法的應(yīng)用 多選 如圖3所示 在一端封閉的光滑細(xì)玻璃管中注滿清水 水中放一紅蠟塊r r視為質(zhì)點(diǎn) 將玻璃管的開(kāi)口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合 在r從坐標(biāo)原點(diǎn)以速度v0 3cm s勻速上浮的同時(shí) 玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 合速度的方向與y軸夾角為 則紅蠟塊r的 圖3 a 分位移y與x成正比b 分位移y的平方與x成正比c 合速度v的大小與時(shí)間t成正比d tan 與時(shí)間t成正比 答案bd 運(yùn)動(dòng)的合成與分解是研究曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律最基本的方法 在解決實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的合成與分解問(wèn)題時(shí) 一定要注意合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性 且分運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立 但每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的變化都會(huì)影響到合運(yùn)動(dòng)的效果 方法技巧 小船渡河模型 1 船的實(shí)際運(yùn)動(dòng) 是水流的運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng) 2 三種速度 船在靜水中的速度v船 水的流速v水 船的實(shí)際速度v 3 兩種渡河方式 典例 如圖4所示 一艘輪船正在以4m s的速度沿垂直于河岸方向勻速渡河 河中各處水流速度都相同 其大小為v1 3m s 行駛中 輪船發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力與船頭朝向的方向相同 圖4 某時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火 輪船牽引力隨之消失 輪船相對(duì)于水的速度逐漸減小 但船頭方向始終未發(fā)生變化 求 1 發(fā)動(dòng)機(jī)未熄滅時(shí) 輪船相對(duì)于靜水行駛的速度大小 2 發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后 輪船相對(duì)于河岸速度的最小值 2 熄火前 船的牽引力沿v2的方向 水的阻力與v2的方向相反 熄火后 牽引力消失 在阻力作用下 v2逐漸減小 但其方向不變 當(dāng)v2與v1的矢量和與v2垂直時(shí) 輪船的合速度最小 則vmin v1cos 3 0 8m s 2 4m s 答案 1 5m s 2 2 4m s 1 三模型 兩方案 解決小船渡河問(wèn)題 方法技巧 2 解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵正確區(qū)分分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng) 船的劃行方向也就是船頭指向 是分運(yùn)動(dòng) 船的運(yùn)動(dòng)方向也就是船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向 是合運(yùn)動(dòng) 一般情況下與船頭指向不一致 1 小船過(guò)河模型的應(yīng)用 2016 南通二模 如圖5所示 河水以相同的速度向右流動(dòng) 落水者甲隨水漂流 至b點(diǎn)時(shí) 救生員乙從o點(diǎn)出發(fā)對(duì)甲實(shí)施救助 則救生員乙相對(duì)水的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)為圖中的 圖5 a oa方向b ob方向c oc方向d od方向解析落水者和救生員都隨著水流運(yùn)動(dòng) 水流的速度對(duì)他們之間的距離無(wú)影響 他們之間的距離始終沿ob方向 救生員只需相對(duì)于水流沿ob直線運(yùn)動(dòng) 就能實(shí)施救助 b項(xiàng)正確 答案b 2 小船過(guò)河情景分析 如圖6所示 河寬d 120m 設(shè)小船在靜水中的速度為v1 河水的流速為v2 小船從a點(diǎn)出發(fā) 在過(guò)河時(shí) 船身保持平行移動(dòng) 若出發(fā)時(shí)船頭指向?qū)Π渡嫌蔚腷點(diǎn) 經(jīng)過(guò)10min 小船恰好到達(dá)正對(duì)岸的c點(diǎn) 若出發(fā)時(shí)船頭指向正對(duì)岸的c點(diǎn) 經(jīng)過(guò)8min 小船到達(dá)c點(diǎn)下游的d點(diǎn) 求 圖6 1 小船在靜水中的速度v1的大小 2 河水的流速v2的大小 3 在第二次過(guò)河中小船被沖向下游的距離scd 答案 1 0 25m s 2 0 15m s 3 72m 繩 桿 端速度分解模型1 模型特點(diǎn) 繩 桿 拉物體或物體拉繩 桿 以及兩物體通過(guò)繩 桿 相連 物體運(yùn)動(dòng)方向與繩 桿 不在一條直線上 求解運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它們的速度關(guān)系 都屬于該模型 3 解題原則 根據(jù)沿繩 桿 方向的分速度大小相等求解 常見(jiàn)實(shí)例如下 圖7 a va vbb va vbc 繩的拉力等于b的重力d 繩的拉力大于b的重力 解析小車(chē)a向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 小車(chē)的速度是合速度 可分解為沿繩方向與垂直于繩方向的速度 如圖所示 由圖可知vb vacos 則vb va 小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 角減小 vb增大 b向上做加速運(yùn)動(dòng) 故繩的拉力大于b的重力 故選項(xiàng)a d正確 答案ad 圖8 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) 答案d 1 2015 全國(guó)卷 16 由于衛(wèi)星的發(fā)射場(chǎng)不在赤道上 同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過(guò)調(diào)整再進(jìn)入地球同步軌道 當(dāng)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時(shí) 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火 給衛(wèi)星一附加速度 使衛(wèi)星沿同步軌道運(yùn)行 已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3 1 103m s 某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時(shí)的速度為1 55 103m s 此時(shí)衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同 轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30 如圖9所示 發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為 圖9 a 西偏北方向 1 9 103m sb 東偏南方向 1 9 103m sc 西偏北方向 2 7 103m sd 東偏南方向 2 7 103m s 解析衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時(shí)速度v1 1 55 103m s 同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v 3 1 103m s 設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)給衛(wèi)星的附加速度 答案b 2 2016 全國(guó)卷 18 多選 一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)對(duì)其施加一恒力 且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變 則 a 質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同b 質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直c 質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同d 質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變 解析質(zhì)點(diǎn)一開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng) 處于平衡狀態(tài) 施加恒力后 則該質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為該恒力 若該恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原運(yùn)動(dòng)方向不共線 則質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)速度方向與恒力方向不同 故a錯(cuò) 若該恒力的方向某一時(shí)刻與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直 之后質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng) 力與速度方向不再垂直 例如平拋運(yùn)動(dòng) 故b正確 由牛頓第二定律可知 質(zhì)點(diǎn)加速度方向總是與其所受合外力方向相同 c正確 根據(jù)加速度的定義 相等時(shí)間內(nèi)速度變化量相同 而速率變化量不一定相同 故d錯(cuò) 答案bc 3 2016 南通一模 如圖10所示 小船沿直線ab過(guò)河 船頭始終垂直于河岸 若水流速度增大 為保持航線不變 下列措施與結(jié)論正確的是 圖10 a 增大船速 過(guò)河時(shí)間不變b 增大船速 過(guò)河時(shí)間縮短c 減小船速 過(guò)河時(shí)間變長(zhǎng)d 減小船速 過(guò)河時(shí)間不變解析水流速度和船速的合速度方向沿虛線方向 水流速度變大 船速也應(yīng)變大 河寬不變 過(guò)河時(shí)間變短 b項(xiàng)正確 答案b 圖