新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)第1講曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解學(xué)生用書(shū)

第1講曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解課程標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，了解曲線運(yùn)動(dòng)，知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件．素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念：掌握曲線運(yùn)動(dòng)的概念．科學(xué)思維：會(huì)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解研究實(shí)際物體的運(yùn)動(dòng)．科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法．必備知識(shí)·自主落實(shí)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____________．2．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向時(shí)刻在改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是____________運(yùn)動(dòng)．可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，也可能是變加速曲線運(yùn)動(dòng)3．做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：當(dāng)物體的________方向跟速度方向不在同一條直線上．(2)動(dòng)力學(xué)角度：當(dāng)物體所受合力方向跟速度方向不在同一條直線上．無(wú)力不轉(zhuǎn)彎二、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．遵循的法則合速度可能比分速度小位移、速度、加速度都是矢量，故它們的合成與分解都遵循________________．3．運(yùn)動(dòng)分解的原則根據(jù)運(yùn)動(dòng)的____________分解，也可采用正交分解法．走進(jìn)生活右圖為建筑工地塔吊示意圖，在駕駛工人的操作下，小車(chē)A可在起重臂上左右移動(dòng)，同時(shí)又可使重物上下移動(dòng)，若起重臂不轉(zhuǎn)動(dòng)，則(1)小車(chē)A向左勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拉重物的繩子勻速縮短，則重物相對(duì)地面為直線運(yùn)動(dòng)．()(2)小車(chē)A向左勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)拉重物的繩子勻速縮短，則重物相對(duì)地面為曲線運(yùn)動(dòng)．()(3)小車(chē)A向左運(yùn)動(dòng)的速度v1，重物B向上運(yùn)動(dòng)的速度v2，則重物B對(duì)地速度為v＝v1(4)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度時(shí)刻變化，所以物體所受合力一定不為零．()(5)兩個(gè)互成角度的初速度均為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)．()關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及軌跡分析1．合力方向與軌跡的關(guān)系無(wú)力不拐彎，拐彎必有力．曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間，而且向合力的方向彎曲，或者說(shuō)合力的方向總是指向軌跡的“凹”側(cè)．2．合力方向與速率變化的關(guān)系針對(duì)訓(xùn)練1.[人教版必修二P4演示改編]如圖所示，在演示“物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件”的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)小鋼球從斜面頂端下滑至水平桌面上．第一次，桌面上沒(méi)有放置磁鐵，小鋼球在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)；第二次，在其運(yùn)動(dòng)路線的一側(cè)放一塊磁鐵，小鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)．虛線①、②分別表示小鋼球兩次的運(yùn)動(dòng)軌跡．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以下敘述正確的是()A.小鋼球沿虛線②運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向沿軌跡的切線方向C．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同一直線上D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受的合外力方向與速度方向必須垂直2．2022年北京冬奧會(huì)，某花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員正在滑行，由A到C時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則關(guān)于他通過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度v、加速度a及所受合力F的方向可能正確的是()3．[2023·湖北武漢調(diào)研]2022年2月4日，第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在北京開(kāi)幕，至此，北京成為全世界唯一一個(gè)既舉辦過(guò)夏季奧運(yùn)會(huì)又舉辦過(guò)冬季奧運(yùn)會(huì)的城市．某次訓(xùn)練中，短道速滑運(yùn)動(dòng)員在水平冰面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)員()A．受到冰面的作用力大小恒定，做勻加速運(yùn)動(dòng)B．受到冰面的作用力大小恒定，做變加速運(yùn)動(dòng)C．受到冰面的作用力大小變化，做勻加速運(yùn)動(dòng)D．受到冰面的作用力大小變化，做變加速運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)二運(yùn)動(dòng)的合成與分解1．合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等時(shí)性各分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間與合運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等獨(dú)立性各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，不受其他分運(yùn)動(dòng)的影響等效性各分運(yùn)動(dòng)疊加起來(lái)與合運(yùn)動(dòng)有完全相同的效果2.合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)判斷(1)加速度(或合外力)變化：變加速運(yùn)動(dòng)(2)加速度(或合外力)與速度方向共線：直線運(yùn)動(dòng)針對(duì)訓(xùn)練4.騎馬射箭是蒙古族傳統(tǒng)的體育項(xiàng)目，如圖所示，在某次比賽中，選手騎馬沿直線O1O2向右勻速前進(jìn)，分別經(jīng)過(guò)E、F、G和H四點(diǎn)(GP連線與O1O2連線垂直)，并在每處射出一支箭，則可能射中靶心P點(diǎn)的是()A．在E點(diǎn)沿垂直O(jiān)1O2方向射出B．在F點(diǎn)沿FP連線方向射出C．在G點(diǎn)沿垂直O(jiān)1O2方向射出D．在H點(diǎn)沿HP連線方向射出5．如圖所示，豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水，內(nèi)有一個(gè)紅蠟塊能在水中勻速上?。诩t蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí)，使玻璃管以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)．紅蠟塊由管口上升到頂端，所需時(shí)間為t，相對(duì)地面通過(guò)的路程為L(zhǎng).下列說(shuō)法中正確的是()A．v增大時(shí)，L減小 B．v增大時(shí)，L增大C．v增大時(shí)，t減小 D．v增大時(shí)，t增大6．[2023·北京朝陽(yáng)區(qū)期末]在一次雜技表演中，表演者頂著一豎直桿沿水平地面運(yùn)動(dòng)，其位移—時(shí)間圖像(x－t圖像)如圖甲所示．與此同時(shí)猴子沿豎直桿向上運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，其沿豎直方向的速度—時(shí)間圖像(v－t圖像)如圖丙所示，若以地面為參考系，下列說(shuō)法正確的是()A．猴子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線B．t＝0時(shí)猴子的速度大小為8m/sC．猴子在前2s內(nèi)的加速度大小為4m/s2D．猴子在前2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大小為16m考點(diǎn)三小船渡河模型兩類(lèi)問(wèn)題、三種情景渡河時(shí)間最短當(dāng)船頭方向垂直河岸時(shí)，渡河時(shí)間最短，最短時(shí)間tmin＝d渡河位移最短如果v船＞v水，當(dāng)船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cosθ＝v水時(shí)，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河寬d如果v船＜v水，當(dāng)船頭方向(即v船方向)與合速度方向垂直時(shí)，渡河位移最短，等于dv考向1最短時(shí)間渡河問(wèn)題例1(多選)某河寬為600m，河中某點(diǎn)的水流速度v與該點(diǎn)到較近河岸的距離d的關(guān)系圖像如圖所示，現(xiàn)船以靜水中的速度4m/s渡河，且船渡河的時(shí)間最短，下列說(shuō)法正確的是()A．船在河水中航行的軌跡是一條直線B．船在行駛過(guò)程中，船頭始終與河岸垂直C．船離開(kāi)河岸400m時(shí)的速度大小為25m/sD．渡河最短時(shí)間為240s[解題心得]考向2最短位移渡河問(wèn)題例2如圖所示，一船夫搖船往返于河的兩岸．若該船夫搖船從河岸A點(diǎn)以v1的速度用最短的時(shí)間到對(duì)岸B點(diǎn)．第二次該船以v2的速度從同一地點(diǎn)以最短的路程過(guò)河到對(duì)岸B點(diǎn)，船軌跡恰好與第一次船軌跡重合．假設(shè)河水速度保持不變，該船兩次過(guò)河所用時(shí)間之比是()A．v1:v2 B．v2:v1C.v12:[解題心得]針對(duì)訓(xùn)練7.[2023·江蘇常州一中期末]甲、乙兩船在同一河流中同時(shí)開(kāi)始渡河，河水的流速為v0，兩船在靜水中的速率均為v.甲、乙兩船船頭與河岸夾角均為θ，如圖所示，已知甲船恰好能垂直到達(dá)河正對(duì)岸的A點(diǎn)，乙船到達(dá)河對(duì)岸的B點(diǎn)，A、B之間的距離為l.則下列判斷正確的是()A．甲、乙兩船不可能同時(shí)到達(dá)對(duì)岸B．若僅是河水的流速v0增大，則兩船的渡河時(shí)間都不變C．不論河水的流速v0如何改變，只要適當(dāng)改變?chǔ)?，甲船總能到達(dá)河正對(duì)岸的A點(diǎn)D．若僅是河水的流速v0增大，則兩船到達(dá)對(duì)岸時(shí)，兩船之間的距離也增大素養(yǎng)提升繩(桿)端速度分解模型1.模型分析把物體的實(shí)際速度分解為垂直于繩(桿)和平行于繩(桿)的兩個(gè)分量，根據(jù)沿繩(桿)方向的分速度大小相等求解．(1)合速度：繩(桿)拉物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度v.(3)方法：v∥與v⊥的合成遵循平行四邊形定則．2．四種常見(jiàn)分解示例典例1新冠疫情居家期間，某人為鍛煉身體設(shè)計(jì)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(guò)定滑輪后另一端系在腰上．開(kāi)始時(shí)，重物在水平地面上，人以恒定的速度v0向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子與桿A的夾角θ＝60°時(shí)，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(shuō)法正確的是()A.v＝12v0 B．v＝32C.a>0 D．a(chǎn)<0典例2光滑半球A放在豎直面光滑的墻角，并用手推著保持靜止．現(xiàn)在A與墻壁之間放入光滑球B，放手讓A和B由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)A、B運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，二者球心的連線與水平面成θ角，速度大小分別為vA和vB，則以下關(guān)系正確的是()A.vA＝vB B．vA＝vBsinθC.vA＝vBcosθ D．vA＝vBtanθ第四章曲線運(yùn)動(dòng)第1講曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解必備知識(shí)·自主落實(shí)一、1．切線方向2．變速3．(1)加速度二、1．(1)分運(yùn)動(dòng)(2)合運(yùn)動(dòng)2．平行四邊形定則3．實(shí)際效果走進(jìn)生活答案：(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破1．解析：小鋼球沿虛線②運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵對(duì)小鋼球的引力是變力，小鋼球做的不是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向沿軌跡的切線方向，此結(jié)論是正確的，但通過(guò)本實(shí)驗(yàn)無(wú)法得出此結(jié)論，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小鋼球所受磁鐵的引力方向并沒(méi)有始終和速度方向垂直，所以本實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．答案：C2．解析：由于花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員做曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向沿軌跡切線方向，加速度方向即合力方向，則v與a(或F)不可能在同一條直線上，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中速度方向沿軌跡的切線方向，加速度指向軌跡的凹側(cè)，符合實(shí)際，故B項(xiàng)可能正確；C、D項(xiàng)中速度方向是正確的，而加速度、所受合力的方向指向軌跡凸側(cè)，是錯(cuò)誤的，故C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤．答案：B3．解析：運(yùn)動(dòng)員在冰面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受到重力mg、冰面的作用力FN，這兩個(gè)力的合力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)矢量三角形法有FN＝mg2+F向2＝mg2+mω2r答案：B4．解析：只有箭的實(shí)際速度指向P點(diǎn)，即射箭的速度與人運(yùn)動(dòng)速度的合速度指向P點(diǎn)，才能射中靶心P點(diǎn)，所以只有在E點(diǎn)沿垂直O(jiān)1O2方向射出的箭可能射中靶心P點(diǎn)，其他三種射箭方式都不能射中，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．答案：A5．解析：由合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性知，因紅蠟塊沿管上升的高度和速度不變，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，而管向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度越大，則紅蠟塊的合速度越大，合位移越大，選項(xiàng)B正確．答案：B6．解析：由題圖甲、丙知，猴子在水平方向上做速度大小為4m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做初速度大小為8m/s、加速度大小為4m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，分析知合初速度與合加速度方向不在同一直線上，其合運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；t＝0時(shí)猴子的速度大小為v0＝v0x2+v0y2＝42+82m/s＝45m/s，B錯(cuò)誤；猴子在前2s內(nèi)的加速度大小為4m/s2，C正確；0～2s內(nèi)猴子沿水平方向的位移大小為x0＝8m，沿豎直方向的位移大小為y0＝答案：C例1解析：因?yàn)榇陟o水中速度不變，水流速度在變化，可知船在沿河岸方向上有加速度，合速度的方向與加速度的方向不在同一條直線上，所以軌跡是曲線，故A錯(cuò)誤；當(dāng)船頭與河岸垂直時(shí)，渡河時(shí)間最短，則最短時(shí)間t＝150s，故B正確，D錯(cuò)誤；船離開(kāi)河岸400m時(shí)，離較近河岸的距離為200m，此時(shí)水流速度為2m/s，根據(jù)平行四邊形定則可得v＝25m/s，故C正確．答案：BC例2解析：由題意可知，船夫兩次駕船的軌跡重合，知合速度方向相同，第一次船的靜水速度垂直于河岸，第二次船的靜水速度與合速度垂直，如圖所示．船兩次過(guò)河的合位移相等，則渡河時(shí)間之比等于船兩次過(guò)河的合速度之反比．則t1t2＝v2合v1合＝v2tanθv1答案：D7．解析：將小船的運(yùn)動(dòng)分解為平行于河岸和垂直于河岸兩個(gè)方向，根據(jù)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，可知甲、乙兩船到達(dá)對(duì)岸的時(shí)間均為t＝dvsinθ(d為河寬)，即同時(shí)到達(dá)對(duì)岸，A錯(cuò)誤；根據(jù)渡河時(shí)間t＝dvsinθ可知，渡河時(shí)間與河水的流速無(wú)關(guān)，因此若僅是河水的流速v0增大，兩船的渡河時(shí)間