高考物理總復習 第4章 第1課時 曲線運動 運動的合成與分解課件.ppt

第1課時曲線運動運動的合成與分解 導學目標 1 掌握曲線運動的概念 特點及條件 2 掌握運動的合成與分解法則 答案 如圖所示 ab段是曲線運動 bc段是直線運動 cd段是曲線運動 知識梳理 1 曲線運動的特點 1 速度方向 質(zhì)點在某一時刻 或某一位置 的速度方向 是曲線上該點的 方向 2 運動性質(zhì) 做曲線運動的物體 速度的 時刻改變 所以曲線運動一定是 運動 即必然具有 2 曲線運動的條件 1 從動力學角度看 物體所受的 的方向跟它的速度方向不在同一條直線上 2 從運動學角度看 物體的 的方向跟它的速度方向不在同一條直線上 切線 方向 變速 加速度 合力 加速度 力的方向與速度的方向 力 思考 變速運動一定是曲線運動嗎 曲線運動一定是變速運動嗎 曲線運動一定不是勻變速運動嗎 請舉例說明 答案 變速運動不一定是曲線運動 如勻變速直線運動 曲線運動一定是變速運動 因為速度方向一定變化 曲線運動不一定是非勻變速運動 如平拋運動是曲線運動 也是勻變速運動 二 運動的合成與分解 基礎導引 1 設空中的雨滴從靜止開始下落 遇到水平方向吹來的風 下列說法中正確的是 a 風速越大 雨滴下落的時間越長b 雨滴下落時間與風速無關c 風速越大 雨滴著地時的速度越大d 雨滴著地速度與風速無關 答案 bc 解析 雨滴在豎直方向上的運動與水平風力無關 所以水平風力大小不影響雨滴落地時間 但水平風力越大 雨滴著地時水平速度越大 所以著地時合速度也越大 2 降落傘下落一定時間后的運動是勻速的 沒有風的時候 跳傘員著地的速度是5m s 現(xiàn)在有風 風使他以4m s的速度沿水平方向向東移動 問跳傘員將以多大的速度著地 這個速度的方向怎樣 答案 見解析 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 實際效果 正交分解 平行四邊形定則 4 合運動與分運動的關系 相等 獨立 相同 思考 兩個直線運動的合運動一定是直線運動嗎 答案 不一定 應根據(jù)合加速度方向與合初速度方向判定合運動是直線運動還是曲線運動 考點解讀 1 做曲線運動的物體速度方向始終沿軌跡的切線方向 速度時刻在變化 加速度一定不為零 故曲線運動一定是變速運動 當加速度與初速度不在一條直線上 若加速度恒定 物體做勻變速曲線運動 若加速度變化 物體做非勻變速曲線運動 考點一物體做曲線運動的條件及軌跡分析 2 做曲線運動的物體 所受合外力一定指向曲線的凹側 曲線運動的軌跡不會出現(xiàn)急折 只能平滑變化 軌跡總在力與速度的夾角中 若已知物體的運動軌跡 可判斷出合外力的大致方向 若已知合外力方向和速度方向 可知道物體運動軌跡的大致情況 3 做曲線運動的物體其合外力可沿切線方向與垂直切線方向分解 其中沿切線方向的分力只改變速度的大小 而垂直切線方向的分力只改變速度的方向 典例剖析 例1 2015 揭陽模擬 物體在光滑水平面上受三個水平恒力 不共線 作用處于平衡狀態(tài) 如圖5所示 當把其中一個水平恒力撤去時 其余兩個力保持不變 物體將 a 物體一定做勻加速直線運動b 物體可能做勻變速直線運動c 物體可能做曲線運動d 物體一定做曲線運動 解析物體原來受三個力作用處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)在撤掉其中一個力 則剩下兩個力的合力與撤掉的力等大反向 即撤掉一個力后 合力為恒力 如果物體原來靜止 則撤掉一個力后將做勻加速直線運動 選項b正確 如果物體原來做勻速直線運動 撤掉一個力后 若速度與合力不共線 則物體做曲線運動 若速度與合力共線 則物體將做勻變速直線運動 選項a d錯 c正確 答案bc 答案 a 解析 質(zhì)點做勻變速曲線運動 所以加速度大小不變 由于在d點速度方向與加速度方向垂直 則在a b c點時速度方向與加速度方向的夾角為鈍角 所以質(zhì)點由c到d速率減小 質(zhì)點經(jīng)過a點時的加速度方向與速度方向的夾角大于90 質(zhì)點從b點到e的過程中加速度方向與速度方向的夾角減小 考點解讀 1 力與運動的關系物體運動的形式 按速度分有勻速運動和變速運動 按軌跡分有直線運動和曲線運動 運動的形式取決于物體的初速度v0和合外力f 具體分類如下 1 f 0 靜止或勻速運動 2 f 0 變速運動 f為恒量時 勻變速運動 f為變量時 非勻變速運動 3 f和v0的方向在同一直線上時 直線運動 4 f和v0的方向不在同一直線上時 曲線運動 考點二合運動的性質(zhì)和軌跡 2 合運動的性質(zhì)和軌跡兩個互成角度的直線運動的合運動是直線運動還是曲線運動取決于它們的合速度和合加速度方向是否共線 如圖7所示 常見的類型有 1 a 0 勻速直線運動或靜止 2 a恒定 勻變速運動 又分為 v a同向 勻加速直線運動 v a反向 勻減速直線運動 v a互成角度 勻變速曲線運動 軌跡在v a之間 和速度v的方向相切 方向逐漸向a的方向接近 但不可能達到 3 a變化 性質(zhì)為變加速運動 如簡諧運動 加速度大小 方向都隨時間變化 典例剖析 例2在一光滑水平面內(nèi)建立平面直角坐標系一物體從t 0時刻起 由坐標原點o 0 0 開始運動 其沿x軸和y軸方向運動的速度 時間圖象如圖8甲 乙所示 下列說法中正確的是 a 前2s內(nèi)物體沿x軸做勻加速直線運動b 后2s內(nèi)物體繼續(xù)做勻加速直線運動 但加速度沿y軸方向c 4s末物體坐標為 4 4 d 4s末物體坐標為 6 2 答案ad 跟蹤訓練2如圖9所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向運動的小車a 小車下裝有吊著物體b的吊鉤 在小車a與物體b以相同的水平速度沿吊臂方向勻速運動的同時 吊鉤將物體b向上吊起 a b之間的距離以h h 2t2 h為塔吊高 規(guī)律變化 則物體b做 a 速度大小不變的曲線運動b 速度大小增加的曲線運動c 加速度大小 方向均不變的曲線運動d 加速度大小 方向均變化的曲線運動 答案 bc 解析 由題意得物體b在豎直方向上做勻加速直線運動 在水平方向上做勻速直線運動 所以其合運動是勻變速曲線運動 加速度不變 但速度增大 b c正確 考點解讀 1 小船渡河問題分析 1 船的實際運動是水流運動和船相對靜水運動的合運動 2 三種速度 v1 船在靜水中的速度 v2 水的流速 v 船的實際速度 考點三合運動與分運動的兩個實例分析 特別提醒船的劃行方向與船頭指向一致 v1的方向 是分速度方向 而船的航行方向是實際運動的方向 也就是合速度的方向 2 繩拉物體問題分析在圖11中 繩子在被沿徑向拉動的同時 還在繞滑輪運動 可見被拉物體既參與了沿繩子徑向的分運動 又參與了繞滑輪運動的分運動 被拉物體的運動應是這兩個分運動的合運動 其速度是這兩個分速度的合成 a 船渡河的最短時間為25sb 船運動的軌跡可能是直線c 船在河水中航行的加速度大小為a 0 4m s2d 船在河水中的最大速度是5m s 答案c 跟蹤訓練3一條河寬度為200m 河水水流速度是v1 2m s 船在靜水中航行速度為v2 4m s 現(xiàn)使船渡河 1 如果要求船劃到對岸航程最短 則船頭應指向什么方向 最短航程是多少 所用時間多長 2 如果要求船劃到對岸時間最短 則船頭應指向什么方向 最短時間是多少 航程是多少 答案 1 斜上游 與岸夾角為60 200m57 7s 2 垂直河岸50s224m 解析 船在河水中航行 合運動 實際運動 是由兩個分運動組成的 一個是隨水流的運動 另一個是船相對靜水的運動 而船過河的實際路線與船的合速度方向一致 與船頭指向不一致 由于題中v2 v1 所以只要適當改變船頭方向 船可以沿任意方向渡河 當合運動垂直河岸時 其航程最短 由合運動與分運動的等時性可知 過河時間等于河寬除以船速垂直河岸的分速度 船速垂直河岸的分速度越大 過河時間越短 所以當船頭垂直河岸航行時 所用時間最短 跟蹤訓練4如圖14所示 一輛汽車沿水平地面勻速行駛 通過跨過定滑輪的輕繩將一物體a豎直向上提起 在此過程中 物體a的運動情況是 a 加速上升 且加速度不斷增大b 加速上升 且加速度不斷減小c 減速上升 且加速度不斷減小d 勻速上升 答案 b 解析 物體a的速率即為左段繩子上移的速率 而左段繩子上移的速率與右段繩子在沿繩方向的分速率是相等的 右段繩子實際上同時參與兩個運動 沿繩方向拉長及繞定滑輪逆時針轉動 將右段繩子與汽車相連的端點的運動速度v沿繩子方向和垂直于繩方向分解 如圖所示 則沿繩方向的速率即為物體a的速率va v1 vsin 隨著汽車的運動 增大 va增大 故物體a應加速上升 角在0 90 范圍內(nèi)增大 由正弦曲線形狀可知va的變化率減小 故物體a上升的加速度逐漸減小 例5用一根細線拴住一塊橡皮 可視為質(zhì)點 把細線的另一端用圖釘固定在豎直圖板上 按如圖15所示的方式 用鉛筆尖靠在線的左側 沿水平放置的固定直尺向右勻速滑動 當鉛筆尖勻速滑動的速度取不同的值時 在橡皮運動過程中的任一時刻 設橡皮的速度方向與水平直尺的夾角為 關于 下列說法符合事實的是 a 鉛筆尖的滑動速度越大 越小b 鉛筆尖的滑動速度越大 越大c 與鉛筆尖的滑動速度無關 不變d 與鉛筆尖的滑動速度無關 時刻變化 10 簡化曲線運動的處理方法 利用運動分解實現(xiàn)曲線化直 解析橡皮的運動可視為水平方向隨著鉛筆尖一起勻速運動 豎直方向細線縮短的長度等于水平方向細線增加的長度 故橡皮在豎直方向上也做勻速運動 且橡皮在兩方向上運動的速率與鉛筆尖運動的速率相同 故橡皮的合運動方向與水平方向成45 角 與鉛筆尖滑動的速