高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題1 第3講 運(yùn)動的合成與分解 勻變速曲線運(yùn)動課件

1、2021/8/11 星期三1第 講3運(yùn)動的合成和分解 曲線運(yùn)動專題一 力和運(yùn)動2021/8/11 星期三2 一、運(yùn)動的合成與分解 1運(yùn)動的合成與分解的基本關(guān)系 (1)分運(yùn)動的獨(dú)立性； (2)運(yùn)動的等效性(合運(yùn)動和分運(yùn)動是等效替代關(guān)系，不能并存)； (3)運(yùn)動的等時性； (4)運(yùn)動的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解都遵循平行四邊形定則) 2運(yùn)動的分解原則：解題時應(yīng)按運(yùn)動的實(shí)際“效果”分解，或按方便原則分解(即正交分解)2021/8/11 星期三3 3兩類典型問題 (1)船過河問題： 要求過河時間最短：必須使船的運(yùn)動能力(即船在靜水中的速度)全部用來過河(即船頭方向與河岸的方向垂直

2、) 要求過河位移最短：若v船v水，應(yīng)使船的實(shí)際航線與河岸垂直若v船v水，應(yīng)使船的實(shí)際航線與河岸所成的角最大 (2)繩連物問題：物體的實(shí)際運(yùn)動速度為合速度，一般是沿繩和垂直繩兩個方向分解 2021/8/11 星期三4 二、物體做曲線運(yùn)動的條件 物體所受合外力(或加速度)的方向與它的速度方向不在一條直線上 三、恒力作用下的勻變速曲線運(yùn)動 1恒力作用下的曲線運(yùn)動，物體的加速度大小和方向都恒定不變，是勻變速運(yùn)動物體有初速度，而且初速度的方向與物體的加速度方向不在同一條直線上 2最典型的勻變速曲線運(yùn)動有三類形式：(1)只受重力作用的平拋(和斜拋)物體的運(yùn)動；(2)帶電粒子2021/8/11 星期三5以某

3、一初速度垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場中，只受電場力作用的運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)；(3)物體所受各種外力的合力恒定，而且具有的初速度方向與合外力方向成一夾角的運(yùn)動 3恒力作用下的曲線運(yùn)動，研究速度變化規(guī)律、恒力做功的特點(diǎn)、各種不同形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程是我們的主要目標(biāo)和任務(wù) 4恒力作用下的曲線運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動的獨(dú)立性，化曲為直，是研究曲線運(yùn)動的出發(fā)點(diǎn)和基本思想2021/8/11 星期三6 四、平拋運(yùn)動的求解方法 1常規(guī)解法是運(yùn)動的分解 (1)水平方向和豎直方向的兩個分運(yùn)動是相互獨(dú)立的，其中每個分運(yùn)動都不會因另一分運(yùn)動的存在而受到影響 (2)水平方向和豎直方向的兩個分運(yùn)動及其合運(yùn)動具有等時性由t= 知，平拋

4、物體在空中運(yùn)動的時間t只取決于物體拋出時離地的高度h，而與拋出時的初速度v0無關(guān)2021/8/11 星期三7 2類平拋運(yùn)動 (1)平拋運(yùn)動是典型的勻變速曲線運(yùn)動，應(yīng)掌握這一問題的處理思路、方法，并遷移到討論類平拋(如帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)等)問題上來，這一問題也是高考的熱點(diǎn) 當(dāng)其運(yùn)動可看成是某一方向的勻速直線運(yùn)動和垂直此方向的勻加速直線運(yùn)動，物體所做的運(yùn)動不是真正的平拋運(yùn)動，而是類平拋運(yùn)動，這類運(yùn)動在電場中會涉及，處理方法與平拋運(yùn)動類似 (2)所有的拋體運(yùn)動，都做加速度相同的勻變速運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律有著必然的聯(lián)系2021/8/11 星期三8圖131 3兩個重要結(jié)論 (1)做平拋(或類平拋)運(yùn)

5、動的物體在任一時刻(任一位置)，設(shè)其末速度方向與水平方向的夾角為 ，位移與水平方向的夾角為 ，則 2021/8/11 星期三9 (2)做平拋(或類平拋)運(yùn)動的物體任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點(diǎn)如圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)2021/8/11 星期三10 類型一：曲線運(yùn)動的條件 當(dāng)物體所受合外力(即加速度)的方向與物體的速度方向不在一條直線上時物體將做曲線運(yùn)動，且合外力指向彎曲的內(nèi)側(cè)2021/8/11 星期三11【例1】如圖132所示，一物體在水平恒力作用下沿光滑水平面做曲線運(yùn)動，當(dāng)物體從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)時其速度方向恰好改變了90，則在M點(diǎn)到N點(diǎn)運(yùn)動過程中物體的動能()A不斷增大 B不

6、斷減小C先減小后增大 D先增大后減小圖1322021/8/11 星期三12【解析】物體在vM方向的速度變?yōu)榱阏f明物體受到的力在vM的反方向上有分力，同時物體受到的力在垂直vM向右的方向上也有分力，所以物體所受恒力方向與vM方向成鈍角，故力使物體先做減速運(yùn)動，但后來合力與速度方向成銳角，使物體做加速運(yùn)動，所以物體的速度是先減小后增大所以正確答案為C. 【答案】C2021/8/11 星期三13【變式題】如圖133所示，民族運(yùn)動會上有一個騎射項(xiàng)目，運(yùn)動員騎在奔馳的馬背上，彎弓放箭射向南側(cè)的固定目標(biāo)假設(shè)運(yùn)動員騎馬奔馳的速度為v1，運(yùn)動員靜止時射出的箭速度為v2，跑道離固定目標(biāo)的最近距離為d.要想命中目

7、標(biāo)且射出的箭在空中飛行時間最短，則( )圖1332021/8/11 星期三14答案：BC2021/8/11 星期三15【解析】運(yùn)動員射出的箭實(shí)際對地速度是馬奔馳的速度v1與運(yùn)動員靜止時射出的箭的速度v2的矢量和，如圖(a) 2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17 類型二：運(yùn)動的合成與分解牽連運(yùn)動問題 常用的運(yùn)動分解的方法有兩種；一種是先虛擬一個合運(yùn)動位移，看看這個位移產(chǎn)生了什么效果，從中找到運(yùn)動分解的方法另一種方法是先確定合速度的方向，即物體實(shí)際運(yùn)動方向，然后分析這個合速度產(chǎn)生的實(shí)際效果，以確定兩個分速度的方向 牽連運(yùn)動，如繩連物問題，一般是向著沿繩和垂直繩的兩個方向分解

8、，沿繩的分速度就是繩子拉長或縮短的速度，另一個分速度就是使繩子擺動的速度(“光線”連“光斑”的問題與這類似)2021/8/11 星期三18【例2】如圖134所示，不計所有接觸面之間的摩擦，斜面固定，兩物體質(zhì)量分別為m1和m2，且m1m2.若將m2由位置A從靜止釋放，當(dāng)落到位置B時，m2的速度為v2，且繩子與豎直方向的夾角為 ，則這時m1的速度大小v1等于()2021/8/11 星期三19【解析】m1的速度與拖繩上各點(diǎn)的速度大小相等，所以繩的速度就是m1的速度v1，而m2的實(shí)際運(yùn)動應(yīng)是合運(yùn)動(沿桿向下)，這個合運(yùn)動可由沿繩子方向的分速度和垂直繩子的分速度來合成(即兩個運(yùn)動效果)因此v1跟v2的關(guān)

9、系應(yīng)如圖所示，由圖可看出m1的速度大小為v1=v2cos .所以選項(xiàng)C正確【答案】C2021/8/11 星期三20【變式題】如圖135所示，兩定滑輪間距離為2d，質(zhì)量相等的小球A和B通過細(xì)長的繩子帶動小球C上升，在某一時刻連接C球的兩繩夾角為2 ，繩子張力為T，A、B下落的速度為v，不計滑輪摩擦和繩子的質(zhì)量，繩子也不能伸長此時C球上升的速度是多少？若C球質(zhì)量與A、B球相同均為m， =30時，三球從靜止開始運(yùn)動，則 =45時C球的速度是多少？圖1352021/8/11 星期三21【解析】球C的速度vC為合速度，豎直向上，沿繩方向的分速度為A球下落的速度v，垂直繩繞O做向外偏的圓周運(yùn)動的速度為v，

10、由圖可得 ，應(yīng)注意到，研究C球的速度與一邊繩的速度的關(guān)系時，另一邊繩所起的作用是保證C球豎直向上運(yùn)動，類似在C球中心加一豎直桿，以保證C球豎直向上運(yùn)動，如圖所示2021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23 類型三：平拋(或類平拋)運(yùn)動的規(guī)律及運(yùn)用 處理平拋運(yùn)動的基本思路是將運(yùn)動分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動；另外還需要靈活運(yùn)用其運(yùn)動過程中的瞬時速度與豎直或水平方向的夾角，通過這來尋找速度分量與位移分量之間的關(guān)系，從而順利解題2021/8/11 星期三24【例3】一固定的斜面傾角為 ，一物體從斜面上的A點(diǎn)平拋并落到斜面上的B點(diǎn)，試證明物體落在B點(diǎn)的速度與斜面

11、的夾角為定值 【解析】在前面的推導(dǎo)過程中可以看出：若把這一結(jié)論遷移到本題中，馬上找到了解答本題的方法 作右圖，設(shè)初速度為v0，到B點(diǎn)的豎直速度為vy，設(shè)合速度與豎直方向的夾角為 .2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26【變式題】如圖136所示，一物體自傾角為的固定斜面頂端沿水平方向拋出后落在斜面上物體與斜面接觸時速度與水平方向的夾角滿足( )圖136D2021/8/11 星期三27【解析】豎直速度與水平速度之比為： ，豎直位移與水平位移之比為： ，故 ，D正確2021/8/11 星期三28 類型四：一般曲線運(yùn)動的處理 明確物體的受力情況，根據(jù)受力情況判斷物體運(yùn)動情況，再根

12、據(jù)物體運(yùn)動情況選擇合適的規(guī)律、方法；嘗試建立物理情景或物理過程與物理規(guī)律的對應(yīng)性2021/8/11 星期三29【例4】真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場在電場中，若將一個質(zhì)量為m、帶正電的小球由靜止釋放，運(yùn)動中小球的速度與豎直方向夾角為37(取sin37=0.6，cos37=0.8)現(xiàn)將該小球從電場中某點(diǎn)以初速度v0豎直向上拋出求運(yùn)動過程中(1)小球受到的電場力的大小及方向；(2)小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢能變化量；(3)小球的最小動量的大小及方向2021/8/11 星期三30【解析】(1)根據(jù)題設(shè)條件，電場力大小2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三322021

13、/8/11 星期三33【變式題】 (2011鹽城中學(xué)一模)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室能產(chǎn)生大小和方向均可改變的風(fēng)力如圖137所示，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中有足夠大的光滑水平面，在水平面上建立xOy直角坐標(biāo)系質(zhì)量m=0.5kg的小球以初速度v0=0.40m/s從O點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動，在02.0s內(nèi)受到一個沿y軸正方向、大小F1=0.20N的風(fēng)力作用；小球運(yùn)動2.0s后風(fēng)力方向變?yōu)閥軸負(fù)方向、大小變?yōu)镕2=0.10N(圖中未畫出)試求：(保留兩位有效數(shù)字)2021/8/11 星期三34(1)2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s內(nèi)運(yùn)動的位移大??；(2)風(fēng)力F2作用多長時間，小球的速度變?yōu)榕c初速度相同；(3)小球回到x軸上時的動能圖1372021/8/11 星期三35【解析】(1)設(shè)在02.0s內(nèi)小球運(yùn)動的加速度為a1，則F1=ma12