新高考物理一輪復習提升練習導學案第15講 曲線運動和運動合成與分解（原卷版）

第15講曲線運動和運動的合成與分解第15講曲線運動和運動的合成與分解學習目標學習目標明確目標確定方向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3關(guān)聯(lián)速度分解和小船渡河模型【知識回歸】回歸課本夯實基礎第一部分基礎知識梳理一．曲線運動1.速度的方向：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。2.運動的性質(zhì)：做曲線運動的物體，速度的方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動。3.曲線運動的條件：力與初速度不共線二．運動的合成與分解1.基本概念(1)運動的合成：已知分運動求合運動的過程。(2)運動的分解：已知合運動求分運動的過程。2.分解原則：根據(jù)運動的實際效果分解，也可采用正交分解。3.遵循規(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平行四邊形定則。第二部分：重難點辨析一、物體做曲線運動的條件與軌跡分析1．合力方向與軌跡的關(guān)系物體做曲線運動的軌跡一定夾在合力方向與速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合力方向指向軌跡的“凹”側(cè)。2．合力方向與速率變化的關(guān)系二運動的合成與分解的應用1．合運動與分運動的關(guān)系(1)等時性：各個分運動與合運動總是同時開始，同時結(jié)束，經(jīng)歷時間相等(2)等效性：各分運動疊加起來與合運動有相同的效果。(3)獨立性：一個物體同時參與幾個運動，其中的任何一個都會保持其運動性質(zhì)不變，并不會受其他分運動的干擾。雖然各分運動互相獨立，但是它們共同決定合運動的性質(zhì)和軌跡。3．合運動性質(zhì)的判斷：合力與和運動的方向關(guān)系決定合運動的性質(zhì)三兩種基本模型（一）小船渡河1．船速：v1船在靜水中的速度、水速：v2水流速度、合速度v船的實際速度2．三種過河情景分析(1)最短時間渡河：船頭正對河岸時，渡河時間最短，tmin＝eq\f(d,v1)(d為河寬)。(2)最短位移渡河(v2<v1時)：合速度垂直于河岸時，航程最短，xmin＝d。船頭指向上游與河岸夾角為α，cosα＝eq\f(v2,v1)。(3)過河路徑最短(v2>v1時)：合速度不可能垂直于河岸，無法垂直渡河。確定方法如下：如圖所示，以v2矢量末端為圓心，以v1矢量的大小為半徑畫弧，從v2矢量的始端向圓弧作切線，則合速度沿此切線方向時航程最短。由圖可知cosα＝eq\f(v1,v2)，最短航程s短＝eq\f(d,cosα)＝eq\f(v2,v1)d。（二）繩端關(guān)聯(lián)速度分解問題分解原則：沿繩(或桿)方向的速度分量大小相等【典例分析】精選例題提高素養(yǎng)【例1】．運動員出色表現(xiàn)的背后，不僅有自身努力的付出，也有科技的加持。利用風洞實驗室為運動裝備風阻性能測試和運動姿態(tài)風阻優(yōu)化在我國已大量運用在各類比賽項目中，幫助運動員提高成績。為了更加直觀的研究風洞里的流場環(huán)境，我們可以借助絲帶和點燃的煙線輔助觀察，如圖甲所示。在某次實驗中獲得一重力可忽略不計的煙塵顆粒做曲線運動的軌跡，如圖乙所示，下列說法中正確的是（）A．煙塵顆粒速度始終不變B．煙塵顆粒一定做勻變速曲線運動C．P點處的加速度方向可能水平向左D．Q點處的合力方向可能豎直向下【例2】．某實驗小組的同學為了探究運動的合成與分解，將一蠟塊放在豎直的玻璃管內(nèi)，蠟塊沿玻璃管向上做勻速直線運動，同時在水平外力的作用下使玻璃管沿水平方向做勻變速直線運動，描繪出的蠟塊的軌跡圖線如圖所示，從運動開始經(jīng)2s的時間蠟塊由原點運動到圖中的A點，A點的坐標如圖。則下列說法正確的是（）A．蠟塊沿玻璃管向上的速度為0.6m/sB．蠟塊的加速度大小為SKIPIF1<0C．2s末蠟塊的速度大小為2.2m/sD．經(jīng)過足夠長的時間，軌跡可以平行于x軸【例3】．新冠疫情居家期間，某人為鍛煉身體設計了如圖所示的裝置，在水平地面上豎直固定直桿A和B．將重物套在桿A上，在桿B的頂端固定一輕滑輪，繩子的一端連接重物，跨過定滑輪后另一端系在腰上。開始時，重物在水平地面上，人以恒定的速度v0向左運動，當繩子與桿A的夾角SKIPIF1<0時重物的速度為v，加速度為a，規(guī)定向上為重物速度、加速度正方向。下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例4】．（1）小劉和朋友一起在周末去探險，路過一化工廠外用區(qū)域時，發(fā)現(xiàn)一個正在偷排污水的水平管口，如圖1所示，實測管口離落水點的高度差為SKIPIF1<0，污水水平射程為SKIPIF1<0。求：污水流出管口時的速度大?。唬?）小劉和朋友繼續(xù)探險，遇到一寬為SKIPIF1<0，水流很急的小河。實測水流速度恒為SKIPIF1<0，所帶的氣墊船在靜水中的速度為SKIPIF1<0，假設兩河岸相互平行，小劉要以最短路程渡河，求：氣墊船與上游河岸成多少夾角行駛；此過程的渡河時間多大。（已知SKIPIF1<0）【鞏固練習】舉一反三提高能力1．如圖所示為飛機特技表演俯沖時的情形，飛機從SKIPIF1<0點運動到SKIPIF1<0點過程中，下列說法正確的是（）A．飛機的速度可能保持不變B．飛機一定做勻速圓周運動C．如果飛機的速度不斷增大，則飛機受到的合力與飛機的速度夾角始終小于SKIPIF1<0D．如果飛機的速度不斷增大，則飛機受到的合力與飛機的速度夾角可以互相垂直2．如圖甲所示為雜技演員正在表演“巧蹬方桌”。某一小段時間內(nèi)，表演者讓方桌在腳上飛速旋轉(zhuǎn)，同時完成“拋”“接”“騰空”等動作技巧。演員所用方桌（如圖乙所示）桌面SKIPIF1<0是邊長為1m的正方形，桌子繞垂直于桌面的中心軸線SKIPIF1<0做勻速圓周運動，轉(zhuǎn)速約為2r/s，某時刻演員用力將桌子豎直向上蹬出，桌子邊水平旋轉(zhuǎn)邊向上運動，上升的最大高度約為0.8m。已知重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0，則桌子離開演員腳的瞬間，桌角SKIPIF1<0點的速度大小約為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<03．某實驗小組的同學在實驗室用模型研究了小船渡河的問題，如圖所示，已知模型船由岸邊的A點開始渡河，B點為正對岸的點，模型船在靜水中的速度為SKIPIF1<0，水流速度與河岸平行、且大小為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0．則下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0時模型船有可能到達B點 B．模型船到達對岸時的速度一定小于SKIPIF1<0C．模型船渡河所用的最短時間為SKIPIF1<0 D．如果模型船到達B點，則所用時間為SKIPIF1<04．如圖所示，一豎直桿固定在小車上，桿與小車總質(zhì)量為M。桿上套有一質(zhì)量為m的物塊，桿與物塊間動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。對小車施加一水平力，同時釋放物塊，使小車和物塊均由靜止開始加速運動，測得t時刻小車的速度為SKIPIF1<0，g為重力加速度，不計地面摩擦。則t時刻物塊的速度為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<05．2022年11月8日舉辦的珠海航展再次展現(xiàn)了我國強大的航天制造實力，其中可自由變向的無人機裝備表演尤其引人矚目。若一無人機只受到重力和恒定推力，正以SKIPIF1<0的速度豎直向上勻速升空，突然收到指令，推力保持原來大小將方向調(diào)整為與豎直方向夾角為SKIPIF1<0且不變，則在此后的運動中，無人機的最小速度為（）A．0 B．1m/s C．SKIPIF1<0m/s D．2m/s6．隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能越來越多地出現(xiàn)在人們的生活之中。如圖所示，為某品牌的掃地機器人，其形狀為圓盤形，圓盤半徑為R。掃地機器人在一片空曠的水平地面作業(yè)時，其中心軸上每一點均沿著一條直線做勻速直線運動，速度大小為v0。同時機身繞著中心軸做勻速圓周運動，角速度大小為ω。現(xiàn)考慮圓盤邊緣上的一點P，t=0時過該點的半徑處在中心軸的運動方向上。下列關(guān)于P點運動的描述正確的是（）A．P點的運動軌跡為直線B．P點的運動軌跡為圓弧C．經(jīng)過半個周期，P點通過的位移大小為SKIPIF1<0D．經(jīng)過一個周期，P點通過的位移大小為SKIPIF1<07．一垂直江岸的路線，距離為s，一游泳愛好者欲以速度SKIPIF1<0沿此路線游泳，水流速度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，以開始游泳作為計時起點，則他實際到達的位置偏離原預定到達的位置的距離為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<08．洪水無情人有情，每一次重大搶險救災，都有子弟兵的身影。如圖所示，水速為v，消防武警駕駛沖鋒舟若采取沖鋒舟最小速度和船頭正對河岸兩種行駛方案，沿與平直河岸成30°角的線路把被困群眾從A處送到對岸安全地B處，則兩種方案中沖鋒舟最小速度v1和船頭正對河岸的沖鋒舟速度v2之比為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<09．流沙是一種可以流動的沙，可以輕而易舉地把一些大型動物困住，但是一些小動物卻可以順利地通過流沙區(qū)域?，F(xiàn)一小動物想從流沙河河岸上的某點到達正對岸，已知流沙的速度大小為SKIPIF1<0，小動物在靜沙中的速度大小為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0），流沙河的寬度為d，則小動物通過流沙河的時間為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<010．2021年3月11號寧夏銀川，一家餐廳后廚起火后，廚師和餐館負責人卻先跑了，三名顧客被困。大火被撲滅后，三人被救出。兩人因未盡到組織引導顧客疏散的義務被刑拘?；馂奶由氖滓瓌t是離開火災現(xiàn)場，如圖是火警設計的一種快捷讓當事人逃離現(xiàn)場的救援方案：用一根不變形的輕桿MN支撐在樓面平臺AB上，N端在水平地面上向右以v0勻速運動，被救助的人員緊抱在M端隨輕桿向平臺B端靠近，平臺高h，當BN＝2h時，則此時被救人員向B點運動的速率是（）A．v0 B．2v0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<011．如圖所示，一輕質(zhì)細繩跨過光滑定滑輪連接著兩個小物體A、B，已知此時兩物體的速度分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，細繩對A的拉力大小為F，則下列說法中正確的是（）A．細繩對B的拉力大于FB．細繩對B的拉力的功率為SKIPIF1<0C．細繩對A做功的功率的大小等于細繩對B做功的功率的大小D．由細繩對A、B做功功率大小相等（即SKIPIF1<0），可知SKIPIF1<012．經(jīng)過治理的護城河成為城市的一大景觀，河水看似清淺，實則較深。某次落水救人的事件可簡化如圖，落水孩童抓住繩索停在A處，對面河岸上的小伙子從B處沿直線勻速游到A處，成功把人救起。河寬和間距如圖中標注，假定河水在各處的流速均為SKIPIF1<0，則（）A．游泳時小伙子面對的方向是合運動的方向B．小伙子在靜水中游泳的速度至少應為SKIPIF1<0C．小伙子渡河的時間為SKIPIF1<0D．若小伙子總面對著A處游，其軌跡為一條曲線且到達不了A處13．某質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動，SKIPIF1<0時，質(zhì)點位于坐標原點處，它在x軸方向的x-t圖像如圖甲所示，它在y軸方向的v-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．質(zhì)點在0～2s內(nèi)做勻變速直線運動B．SKIPIF1<0時，質(zhì)點的速度大小為2m/sC．SKIPIF1<0時，速度方向與合外力方向的夾角為SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0時，質(zhì)點的坐標為（2m，-2m）多選14．某河寬度為120m，河水流動與河岸平行，流速均