2012高考總復(fù)習(xí)物理課件11運(yùn)動的合成與分解

1、 內(nèi)容要求說明拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動運(yùn)動的合成和分解 斜拋運(yùn)動只作定性要求拋體運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動、角速度、向心加速度勻速圓周運(yùn)動的向心力離心現(xiàn)象 內(nèi)容要求說明萬有引力定律萬有引力定律及其應(yīng)用環(huán)繞速度第二宇宙速度和第三宇宙速度1在提倡素質(zhì)教育的今天，高考把考查學(xué)生的能力放在首位，平拋運(yùn)動的規(guī)律及其研究的方法，圓周運(yùn)動的角速度、線速度和向心加速度是近幾年高考的熱點(diǎn)2與實(shí)際應(yīng)用和生產(chǎn)生活、科技聯(lián)系的命題成為一種命題趨勢特別是神舟系列飛船發(fā)射成功、探月計(jì)劃已經(jīng)實(shí)施，并獲得了巨大成功更會結(jié)合萬有引力命題3由于高考題目數(shù)量的限定，單一內(nèi)容的命題的概率變小；聯(lián)系實(shí)際綜合命題出現(xiàn)的可能性增大，例如2007年山東理綜

2、第24題，第22題4萬有引力定律為每年高考的必考內(nèi)容，由于航天技術(shù)、人造地球衛(wèi)星屬于現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，有關(guān)衛(wèi)星問題的考查頻率會越來越大，由于計(jì)算題考查的知識點(diǎn)多一些，因而應(yīng)引起格外的注意在復(fù)習(xí)中，不但要掌握本章內(nèi)容，而且要多與天體的運(yùn)動，電場力，洛倫茲力等知識進(jìn)行綜合，才能開闊視野，提高綜合測試和綜合運(yùn)用的能力重點(diǎn)掌握對于復(fù)雜運(yùn)動的研究方法，運(yùn)動的合成與分解的方法，如平拋運(yùn)動可以看成兩個簡單運(yùn)動的合運(yùn)動，帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)屬類平拋問題處理的思路和方法與平拋運(yùn)動是相同的它是每年高考考查的熱點(diǎn)，應(yīng)引起大家足夠的重視在處理勻速圓周運(yùn)動的問題時，要區(qū)分勻速圓周運(yùn)動與非勻速圓周運(yùn)動的區(qū)別，同時

3、要首先確定圓心的位置和圓軌道平面，認(rèn)真分析向心力的來源綜合萬有引力定律處理天體的運(yùn)動和人造地球衛(wèi)星的問題，學(xué)會知識的綜合應(yīng)用課時11運(yùn)動的合成與分解考點(diǎn)一曲線運(yùn)動的條件和特點(diǎn) 基礎(chǔ)梳理1物體做曲線運(yùn)動的條件：從運(yùn)動學(xué)的角度講，物體的加速度方向跟速度的方向不在同一條直線上時，物體就做曲線運(yùn)動；從動力學(xué)的角度講，物體所受合力的方向跟速度的方向不在同一條直線上時，物體就做曲線運(yùn)動2曲線運(yùn)動的特點(diǎn)：在曲線運(yùn)動中，運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的瞬時速度的方向就是曲線在該點(diǎn)的切線方向 疑難詳析1做曲線運(yùn)動的物體，其軌跡向合力所指的方向彎曲，若已知物體的運(yùn)動軌跡，可以判斷出物體所受合力大致的方向；若已知物體所受合力的方

4、向，可以判斷出物體運(yùn)動軌跡的大致走向2質(zhì)點(diǎn)在曲線運(yùn)動中速度的方向時刻在改變，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動但是變速運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動 深化拓展怎樣判斷一個物體是否做曲線運(yùn)動呢？判斷物體是否做曲線運(yùn)動，就是看物體的速度方向與加速度方向是否在一條直線上若在一條直線上，則做直線運(yùn)動，若不在一條直線上，則做曲線運(yùn)動 基礎(chǔ)梳理概念：1合運(yùn)動與分運(yùn)動合運(yùn)動就是物體的實(shí)際運(yùn)動一個運(yùn)動也可以看作物體同時參與了幾個運(yùn)動，這幾個運(yùn)動就是物體實(shí)際運(yùn)動的分運(yùn)動，物體的實(shí)際運(yùn)動(合運(yùn)動)的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分運(yùn)動的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度2運(yùn)動的合成與分解包括

5、位移、速度、加速度的合成與分解，由已知的分運(yùn)動求跟它們等效的合運(yùn)動叫做運(yùn)動的合成，而已知合運(yùn)動求跟它等效的分運(yùn)動叫做運(yùn)動的分解基本特征：1合運(yùn)動和分運(yùn)動的關(guān)系(1)等時性：合運(yùn)動與分運(yùn)動經(jīng)歷的時間相等例如，小船過河時，一方面小船隨水流向下游運(yùn)動，另一方面，小船相對水向?qū)Π秳澬挟?dāng)小船在下游某處到達(dá)對岸時，這兩個分運(yùn)動也同時結(jié)束(2)獨(dú)立性：一個物體同時參與幾個分運(yùn)動，各分運(yùn)動獨(dú)立進(jìn)行，不受其他分運(yùn)動的影響例如，小船過河時，如果水流速度變大，只影響小船向下游的分運(yùn)動，不影響小船的過河時間，即不影響向?qū)Π秳澬械乃俣?3)等效性：各分運(yùn)動的規(guī)律疊加起來與合運(yùn)動規(guī)律有完全相同的效果2運(yùn)動的合成與分解的運(yùn)

6、算法則運(yùn)動的合成與分解是指描述運(yùn)動的各物理量，即位移、速度、加速度的合成與分解，由于它們都是矢量，所以都遵循平行四邊形定則(1)兩分運(yùn)動在同一直線上時，同向相加，反向相減(2)兩分運(yùn)動不在同一直線上時，按照平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖1所示：圖1 疑難詳析1兩個分運(yùn)動的合運(yùn)動的幾種可能情況合運(yùn)動的性質(zhì)和軌跡由合初速度和合加速度共同決定：(1)兩個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動仍然是勻速直線運(yùn)動因?yàn)閍合0.(2)一個勻速直線運(yùn)動與一個勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是勻變速運(yùn)動因?yàn)閍合恒量若合初速度和合加速度共線，則為勻變速直線運(yùn)動(3)兩個勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是勻變速運(yùn)動因?yàn)閍合恒量當(dāng)兩個分運(yùn)動的初速度的合

7、速度方向，與兩分運(yùn)動的合加速度方向在同一直線上時，合運(yùn)動為勻變速直線運(yùn)動，否則，是勻變速曲線運(yùn)動2小船渡河問題分析船在過河時，同時參與了兩個運(yùn)動，一是船隨水沿河岸方向的運(yùn)動，二是船本身相對水的運(yùn)動設(shè)一條河寬L，水流速度為v1，船在靜水中的速度為v2.那么：(1)渡河時間最短的問題圖2如圖2甲所示，設(shè)船頭斜向上游與河岸成角，這時船速在y方向的速度分量為v2yv2sin，渡河所需時間為：t .可以看出：在L與v2一定時，t隨sin的增大而減小；當(dāng)90時，sin1(最大)，所以，船頭與河岸垂直時，渡河時間最短，為 .(2)若v1v2，渡河航程最短的問題如圖2乙所示，為了使船渡河的航程最短，必須使船的

8、合速度v的方向與河岸垂直，這時船頭指向上游，并與河岸成一定的角度，則有：cos ，所以arccos( )因?yàn)?cos1，所以只有在v1v2，渡河航程最短的問題若v1v2，則不論船向如何，總被水流沖向下游如圖2丙所示，設(shè)船頭(v2)與河岸成角，合速度v與河岸成角，可以看出：角越大，船的航程越短那么，在什么條件下角最大呢？以v1的箭尾為圓心，以v2的大小為半徑畫圓，當(dāng)v與圓相切時，角最大，根據(jù)cos 得船頭與河岸的夾角應(yīng)為：arccos( )最短航程由 得xmin L.3繩連物體的速度分解問題指物拉繩(桿)或繩(桿)拉物問題由于高中研究的繩都是不可伸長的，桿都是不可伸長和壓縮的，即繩或桿的長度不會

9、改變，所以解題原則是：把物體的實(shí)際速度分解為垂直于繩(桿)和平行于繩(桿)方向的兩個分量，根據(jù)繩(桿)連物體沿繩(桿)方向的分速度大小相同求解 深化拓展1兩個互成角度的直線運(yùn)動的合運(yùn)動是直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動？它們的運(yùn)動性質(zhì)如何判定？圖3這決定于它們的合初速度和合加速度方向是否共線(如圖3所示)判斷物體是否做曲線運(yùn)動，主要是判斷合初速度和合加速度是否在同一直線上，所以首先要判斷出合加速度和合初速度方向判斷合運(yùn)動的性質(zhì)，主要是判斷合加速度是否恒定，恒定則做勻變速運(yùn)動，否則做非勻變速運(yùn)動常見的類型有：(1)a0：勻速直線運(yùn)動或靜止(2)a恒定：性質(zhì)為勻變速運(yùn)動，分為：v、a同向，勻加速直線運(yùn)動；v、

10、a反向，勻減速直線運(yùn)動；v、a成角度，勻變速曲線運(yùn)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(dá)到).(3)a變化：性質(zhì)為變加速運(yùn)動如勻速圓周運(yùn)動，加速度大小不變、方向隨時間變化2研究運(yùn)動的合成和分解，目的在于把一些復(fù)雜的運(yùn)動簡化為比較簡單的直線運(yùn)動，這樣就可應(yīng)用已經(jīng)掌握的有關(guān)直線運(yùn)動的規(guī)律，來確定一些較為復(fù)雜的曲線運(yùn)動對運(yùn)動的合成和分解，要知道以下幾點(diǎn)：(1)運(yùn)動的合成要注意同一性和同時性：只有同一物體的兩個分運(yùn)動才能合成；只有同時進(jìn)行的兩個運(yùn)動才能合成，分運(yùn)動和合運(yùn)動同時發(fā)生，同時結(jié)束(2)互成角度的兩個勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動也是勻速直線運(yùn)動，其他情況則要具體分

11、析：僅當(dāng)兩個分運(yùn)動的合速度和合加速度在同一直線上時，合運(yùn)動才是直線運(yùn)動題型一物體做曲線運(yùn)動的條件圖4例1如圖4所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動到B，這時突然使它所受的力反向而大小不變(即由F變?yōu)镕)，在此力作用下，物體以后的運(yùn)動情況，下列說法正確的是 ()A物體可能沿曲線Ba運(yùn)動B物體可能沿直線Bb運(yùn)動C物體可能沿曲線Bc運(yùn)動D物體可能沿原曲線由B返回A圖5解析物體在A點(diǎn)時的速度vA沿A點(diǎn)的切線方向，物體在恒力F作用下沿曲線AB運(yùn)動，此力F必有垂直于vA的分量，即F力只可能為圖中所示的各種方向之一；當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)時，瞬時速度vB沿B點(diǎn)的切線方向，這時受力FF.即F只可能為圖中所示的方向之

12、一，可知物體以后只可能沿曲線Bc運(yùn)動，所以C項(xiàng)正確答案C題后反思：(1)物體做曲線運(yùn)動，其合力與速度一定不共線(2)做曲線運(yùn)動的物體，其軌跡向合外力所指方向彎曲，且軌跡在合外力與速度所夾區(qū)域內(nèi)圖6一帶電物體以初速度v0從A點(diǎn)開始在光滑水平面上運(yùn)動，一個水平力作用在物體上，物體的運(yùn)動軌跡如圖6中實(shí)線所示，圖中B為軌跡上的一點(diǎn)，虛線是過A、B兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，虛線和實(shí)線將水平面劃分為5個區(qū)域，則關(guān)于施力物體的位置，下面說法正確的是 ()A若該力是引力，施力物體一定在區(qū)域B若該力是引力，施力物體一定在區(qū)域C若該力是斥力，施力物體一定在區(qū)域D若該力是斥力，施力物體可能在或區(qū)域解析：物體做曲線運(yùn)動

13、時，受合外力方向總是指向曲線的凹側(cè)，由此知物體若是受引力作用，施力物體定在區(qū)域，若受斥力作用，則施力物體定在區(qū)域若物體在區(qū)域施加斥力，則曲線要向區(qū)域彎曲；若在區(qū)域施加斥力，則曲線將越過虛線進(jìn)入?yún)^(qū)域，故D選項(xiàng)錯誤答案：AC題型二船渡河運(yùn)動的分解例2一條寬度為L的河流，已知船在靜水中的速度為v船，水流速度為v水那么：(1)怎樣渡河時間最短？(2)若v船v水，怎樣渡河位移最??？(3)若v船v水，則船的合速度可以垂直河岸渡河的最小位移顯然是河寬(3)注意到v船v水時，船能垂直河岸渡河，最小過河路徑為河寬，即smind；當(dāng)v船v水時，船不能垂直河岸渡河，但仍有最小的過河路徑，smin d.河水的流速與離

14、河岸的關(guān)系如圖10甲所示，船在靜水中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示若要使船以最短時間渡河，則 ()圖10A船渡河的最短時間是100 sB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5 m/s答案：答案：ABD小船勻速橫渡一條河流，當(dāng)船頭垂直對岸方向航行時，在出發(fā)后10 min到達(dá)對岸下游120 m處；若船頭保持與河岸成角向上游航行，出發(fā)后12.5 min到達(dá)正對岸，求：(1)水流的速度；(2)船在靜水中的速度；(3)河的寬度；(4)船頭與河岸間的夾角. 圖11 題型三繩子末端速度的分解圖12例3如圖12，在河岸上用繩拉船，為使船勻速靠岸，拉繩速度必須是

15、 ()A加速拉B減速拉C勻速拉D先加速，后減速圖13解析船向前運(yùn)動的速度v可分解為繩的拉動速度v1和垂直于繩方向的速度v2，如圖13所示所以v1vcos，v恒定，不斷增大時，cos變小，所以拉繩的速度應(yīng)不斷減小答案B題后反思：物體運(yùn)動的速度為合速度v，v有兩個作用效果：(1)使繩子長度發(fā)生變化；(2)保持繩子長度不變，使繩子發(fā)生轉(zhuǎn)動根據(jù)分運(yùn)動的獨(dú)立性，以上兩個運(yùn)動效果分別由以下兩個速度完成：沿繩方向的速度和垂直繩子方向的速度，故解決此類問題時需將真實(shí)速度沿繩和垂直繩方向進(jìn)行分解，滑輪兩邊沿繩方向的速度相等(因繩子的總長度不變化)如圖14所示，重物M沿豎直桿下滑，并通過繩帶動小車m沿斜面升高，當(dāng)

16、滑輪右側(cè)繩與豎直方向的夾角為時，知重物下滑的速度為u.求：此時小車的速度v是多少？圖14 圖15答案：物體M下滑的速度是合運(yùn)動的速度，且物體M和繩的端點(diǎn)的速度也是合速度u，其速度可以分解為沿繩子方向拉小車的速度v1和垂直于繩子方向的速度v2，如圖15所示由圖可知：vv1ucos.1(2009廣東高考)船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2.為使船行駛到河正對岸的碼頭，則v1相對v2的方向應(yīng)為 ()答案：C圖162如圖16所示，在長約80 cm100 cm、一端封閉的玻璃管中注滿清水，水中放一個用紅蠟做成的小圓柱體(小圓柱體恰能在水中勻速上浮)，將玻璃管的開口端用膠塞塞緊，然后將玻璃管豎直倒置

17、，在紅蠟塊勻速上浮的同時使玻璃管緊貼黑板面水平向右勻加速移動，你正對黑板面將看到紅蠟塊相對于黑板面的移動軌跡可能是下圖中的()解析：蠟塊豎直向上勻速運(yùn)動，同時向右勻加速運(yùn)動，合加速度方向水平向右，故軌跡向右彎曲，答案為C.答案：C圖173圖17為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機(jī)，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺發(fā)動機(jī)開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動開始時，探測器以恒定的速率v0向正x方向平動要使探測器改為向正x偏負(fù)y60的方向以原來的速率v0平動，則可 ()A先開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間B先開動

18、P3適當(dāng)時間，再開動P2適當(dāng)時間C開動P4適當(dāng)時間D先開動P3適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間解析：P1、P2、P3、P4都是噴氣式發(fā)動機(jī)，是利用反沖作用使探測器得到速度的從圖上看出，P1發(fā)動時，使探測器得到負(fù)x方向的速度，P4工作時，使探測器得到負(fù)y方向的速度要使得探測器沿正x偏負(fù)y60方向以原來的速率v0平動，這時的速度應(yīng)是探測器沿正x方向的速率vx與負(fù)y方向的速率vy的合成，合速度的大小是v0，因而必須使正x方向速度減小到適量，使負(fù)y方向速度增加到適量，也就是開動P1適當(dāng)時間，再開動P4適當(dāng)時間，A選項(xiàng)正確此題考查的主體是運(yùn)動的合成，但卻放到空間探測器、噴氣發(fā)動機(jī)上，運(yùn)動方向的描述也與平面直角坐標(biāo)系聯(lián)系起來，這些看起來是常識性的知識，稍不注意，便成了