高考物理大一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 基礎課1 曲線運動 運動的合成與分解課件 新人教版.ppt

高考導航 基礎課1曲線運動運動的合成與分解 知識點一 曲線運動1 速度的方向 質點在某一點的速度方向 沿曲線在這一點的 如圖所示的曲線運動 va vc的方向與v的方向相同 vb vd的方向與v的方向相反 切線方向 2 運動的性質 做曲線運動的物體 速度的 時刻在改變 所以曲線運動一定是 運動 方向 變速 3 曲線運動的條件 知識點二 運動的合成與分解1 基本概念 1 運動的合成 已知 求合運動 2 運動的分解 已知 求分運動 2 分解原則 根據運動的 分解 也可采用 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 定則 分運動 合運動 實際效果 正交分解 平行四邊形 思考判斷 1 曲線運動一定是變速運動 2 兩個分運動的時間一定與它們合運動的時間相等 3 曲線運動的加速度一定是變化的 4 合運動不一定是物體的實際運動 5 合速度一定大于分速度 6 運動合成與分解的實質是對描述運動的物理量 位移 速度 加速度 的合成與分解 7 兩個直線運動的合運動一定是直線運動 8 做曲線運動的物體受到的合外力一定是變力 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 物體做曲線運動的條件及特點 曲線運動條件及特點 2 合力方向與速率變化的關系 1 曲線運動的條件 下列幾種說法正確的是 a 物體受到變力作用 一定做曲線運動b 物體受到恒力作用 一定做直線運動c 物體所受的合力方向與速度方向有夾角時 一定做曲線運動d 如果合力方向與速度方向在同一直線上 則物體的速度方向不改變 只是速率發(fā)生變化 解析物體受到變力作用時 若合力方向與速度方向共線 則物體做直線運動 a錯誤 物體受到恒力作用時 若合力方向與速度方向有夾角 則物體做曲線運動 b錯誤 c正確 如果合力方向與速度方向相反 則物體的速度成為零后反向加速運動 d錯誤 答案c 2 曲線運動的速度方向 如圖1所示的曲線為運動員拋出的鉛球運動軌跡 鉛球視為質點 a b c為曲線上的三點 關于鉛球在b點的速度方向 下列說法正確的是 圖1 a 沿ab的方向b 沿bc的方向c 沿bd的方向d 沿be的方向解析由于做曲線運動的物體在某點的速度方向沿曲線在該點的切線方向 因此 鉛球在b點的速度方向沿bd的方向 c正確 答案c 3 曲線運動的軌跡分析 2017 海安中學月考 一輛汽車在水平公路上轉彎 沿曲線由m向n行駛 速度逐漸減小 如圖所示 分別畫出汽車轉彎時所受合力的四種方向 你認為可能正確的是 解析曲線運動的速度沿切線方向 物體所受合力指向曲線的內側 速度減小說明合力的切向分力與速度方向相反 綜合可得b正確 答案b 合力 速度 軌跡之間的關系做曲線運動的物體 其速度方向與運動軌跡相切 所受的合力方向與速度方向不在同一條直線上 合力改變物體的運動狀態(tài) 據此可以判斷 方法技巧 1 已知運動軌跡 可以判斷合力的大致方向在軌跡的包圍區(qū)間 凹側 如圖所示 2 運動軌跡在速度方向與合力方向所夾的區(qū)間 根據受力方向和速度方向可以判斷軌跡的大致彎曲方向 3 根據合力方向與速度方向間的夾角 判斷物體的速率變化情況 夾角為銳角時 速率變大 夾角為鈍角時 速率變小 合力方向與速度方向垂直時 速率不變 這是勻速圓周運動的受力條件 運動的合成及運動性質分析 1 合運動和分運動的關系 2 運動的合成與分解的運算法則運動的合成與分解是指描述運動的各物理量即位移 速度 加速度的合成與分解 由于它們均是矢量 故合成與分解都遵守平行四邊形定則 1 對合運動和分運動的理解 2017 南充適應性測試 如圖2所示 在光滑水平面上有兩條互相平行的直線l1 l2 ab是兩條直線的垂線 其中a點在直線l1上 b c兩點在直線l2上 一個 圖2 物體沿直線l1以確定的速度勻速向右運動 如果物體要從a點運動到c點 圖中1 2 3為可能的路徑 則可以使物體通過a點時 a 獲得由a指向b的任意瞬時速度 物體的路徑是2b 獲得由a指向b的確定瞬時速度 物體的路徑是2c 持續(xù)受到平行ab的任意大小的恒力 物體的路徑可能是1d 持續(xù)受到平行ab的確定大小的恒力 物體的路徑可能是3 解析物體獲得由a指向b的任意瞬時速度時 由運動的合成可知 物體的運動路徑是直線 但不一定是路徑2 只有該瞬時速度為某確定值時 物體的路徑才是2 故a錯誤 b正確 物體持續(xù)受到平行ab的任意大小的恒力時 物體做曲線運動 且運動路徑彎向恒力方向 但物體不一定會經過c點 且路徑一定不會是路徑3 故c d錯誤 答案b 2 運動的獨立性和運動的合成 降落傘在勻速下降過程中 遇到水平方向吹來的風 則風速越大 降落傘 a 下落的時間越短b 下落的時間越長c 落地時速度越小d 落地時速度越大 答案d 3 合成與分解方法的應用 多選 如圖3所示 在一端封閉的光滑細玻璃管中注滿清水 水中放一紅蠟塊r r視為質點 將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合 在r從坐標原點以速度v0 3cm s勻速上浮的同時 玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動 合速度的方向與y軸夾角為 則紅蠟塊r的 圖3 a 分位移y與x成正比b 分位移y的平方與x成正比c 合速度v的大小與時間t成正比d tan 與時間t成正比 答案bd 運動的合成與分解是研究曲線運動規(guī)律最基本的方法 在解決實際物體運動的合成與分解問題時 一定要注意合運動與分運動具有等時性 且分運動相互獨立 但每一個運動的變化都會影響到合運動的效果 方法技巧 小船渡河模型 1 船的實際運動 是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動 2 三種速度 船在靜水中的速度v船 水的流速v水 船的實際速度v 3 兩種渡河方式 典例 如圖4所示 一艘輪船正在以4m s的速度沿垂直于河岸方向勻速渡河 河中各處水流速度都相同 其大小為v1 3m s 行駛中 輪船發(fā)動機的牽引力與船頭朝向的方向相同 圖4 某時刻發(fā)動機突然熄火 輪船牽引力隨之消失 輪船相對于水的速度逐漸減小 但船頭方向始終未發(fā)生變化 求 1 發(fā)動機未熄滅時 輪船相對于靜水行駛的速度大小 2 發(fā)動機熄火后 輪船相對于河岸速度的最小值 2 熄火前 船的牽引力沿v2的方向 水的阻力與v2的方向相反 熄火后 牽引力消失 在阻力作用下 v2逐漸減小 但其方向不變 當v2與v1的矢量和與v2垂直時 輪船的合速度最小 則vmin v1cos 3 0 8m s 2 4m s 答案 1 5m s 2 2 4m s 1 三模型 兩方案 解決小船渡河問題 方法技巧 2 解決這類問題的關鍵正確區(qū)分分運動和合運動 船的劃行方向也就是船頭指向 是分運動 船的運動方向也就是船的實際運動方向 是合運動 一般情況下與船頭指向不一致 1 小船過河模型的應用 2016 南通二模 如圖5所示 河水以相同的速度向右流動 落水者甲隨水漂流 至b點時 救生員乙從o點出發(fā)對甲實施救助 則救生員乙相對水的運動方向應為圖中的 圖5 a oa方向b ob方向c oc方向d od方向解析落水者和救生員都隨著水流運動 水流的速度對他們之間的距離無影響 他們之間的距離始終沿ob方向 救生員只需相對于水流沿ob直線運動 就能實施救助 b項正確 答案b 2 小船過河情景分析 如圖6所示 河寬d 120m 設小船在靜水中的速度為v1 河水的流速為v2 小船從a點出發(fā) 在過河時 船身保持平行移動 若出發(fā)時船頭指向對岸上游的b點 經過10min 小船恰好到達正對岸的c點 若出發(fā)時船頭指向正對岸的c點 經過8min 小船到達c點下游的d點 求 圖6 1 小船在靜水中的速度v1的大小 2 河水的流速v2的大小 3 在第二次過河中小船被沖向下游的距離scd 答案 1 0 25m s 2 0 15m s 3 72m 繩 桿 端速度分解模型1 模型特點 繩 桿 拉物體或物體拉繩 桿 以及兩物體通過繩 桿 相連 物體運動方向與繩 桿 不在一條直線上 求解運動過程中它們的速度關系 都屬于該模型 3 解題原則 根據沿繩 桿 方向的分速度大小相等求解 常見實例如下 圖7 a va vbb va vbc 繩的拉力等于b的重力d 繩的拉力大于b的重力 解析小車a向左運動的過程中 小車的速度是合速度 可分解為沿繩方向與垂直于繩方向的速度 如圖所示 由圖可知vb vacos 則vb va 小車向左運動的過程中 角減小 vb增大 b向上做加速運動 故繩的拉力大于b的重力 故選項a d正確 答案ad 圖8 解析由運動的合成與分解可知 物體a參與兩個分運動 一個是沿著與它相連接的繩子的運動 另一個是垂直于繩子斜向上的運動 而物體a的實 答案d 1 2015 全國卷 16 由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上 同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉移軌道經過調整再進入地球同步軌道 當衛(wèi)星在轉移軌道上飛經赤道上空時 發(fā)動機點火 給衛(wèi)星一附加速度 使衛(wèi)星沿同步軌道運行 已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3 1 103m s 某次發(fā)射衛(wèi)星飛經赤道上空時的速度為1 55 103m s 此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同 轉移軌道和同步軌道的夾角為30 如圖9所示 發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為 圖9 a 西偏北方向 1 9 103m sb 東偏南方向 1 9 103m sc 西偏北方向 2 7 103m sd 東偏南方向 2 7 103m s 解析衛(wèi)星在轉移軌道上飛經赤道上空時速度v1 1 55 103m s 同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v 3 1 103m s 設發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度 答案b 2 2016 全國卷 18 多選 一質點做勻速直線運動 現對其施加一恒力 且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變 則 a 質點速度的方向總是與該恒力的方向相同b 質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直c 質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同d 質點單位時間內速率的變化量總是不變 解析質點一開始做勻速直線運動 處于平衡狀態(tài) 施加恒力后 則該質點所受的合外力為該恒力 若該恒力方向與質點原運動方向不共線 則質點做曲線運動 質點速度方向與恒力方向不同 故a錯 若該恒力的方向某一時刻與質點運動方向垂直 之后質點做曲線運動 力與速度方向不再垂直 例如平拋運動 故b正確 由牛頓第二定律可知 質點加速度方向總是與其所受合外力方向相同 c正確 根據加速度的定義 相等時間內速度變化量相同 而速率變化量不一定相同 故d錯 答案bc 3 2016 南通一模 如圖10所示 小船沿直線ab過河 船頭始終垂直于河岸 若水流速度增大 為保持航線不變 下列措施與結論正確的是 圖10 a 增大船速 過河時間不變b 增大船速 過河時間縮短c 減小船速 過河時間變長d 減小船速 過河時間不變解析水流速度和船速的合速度方向沿虛線方向 水流速度變大 船速也應變大 河寬不變 過河時間變短 b項正確 答案b 圖