高考物理總復(fù)習(xí) 第4章 第1課時(shí) 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解課件.ppt

第1課時(shí)曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1 掌握曲線運(yùn)動(dòng)的概念 特點(diǎn)及條件 2 掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解法則 答案 如圖所示 ab段是曲線運(yùn)動(dòng) bc段是直線運(yùn)動(dòng) cd段是曲線運(yùn)動(dòng) 知識(shí)梳理 1 曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 1 速度方向 質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻 或某一位置 的速度方向 是曲線上該點(diǎn)的 方向 2 運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 速度的 時(shí)刻改變 所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是 運(yùn)動(dòng) 即必然具有 2 曲線運(yùn)動(dòng)的條件 1 從動(dòng)力學(xué)角度看 物體所受的 的方向跟它的速度方向不在同一條直線上 2 從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看 物體的 的方向跟它的速度方向不在同一條直線上 切線 方向 變速 加速度 合力 加速度 力的方向與速度的方向 力 思考 變速運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)嗎 曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)嗎 曲線運(yùn)動(dòng)一定不是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎 請(qǐng)舉例說(shuō)明 答案 變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng) 如勻變速直線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng) 因?yàn)樗俣确较蛞欢ㄗ兓?曲線運(yùn)動(dòng)不一定是非勻變速運(yùn)動(dòng) 如平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng) 也是勻變速運(yùn)動(dòng) 二 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 基礎(chǔ)導(dǎo)引 1 設(shè)空中的雨滴從靜止開(kāi)始下落 遇到水平方向吹來(lái)的風(fēng) 下列說(shuō)法中正確的是 a 風(fēng)速越大 雨滴下落的時(shí)間越長(zhǎng)b 雨滴下落時(shí)間與風(fēng)速無(wú)關(guān)c 風(fēng)速越大 雨滴著地時(shí)的速度越大d 雨滴著地速度與風(fēng)速無(wú)關(guān) 答案 bc 解析 雨滴在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)與水平風(fēng)力無(wú)關(guān) 所以水平風(fēng)力大小不影響雨滴落地時(shí)間 但水平風(fēng)力越大 雨滴著地時(shí)水平速度越大 所以著地時(shí)合速度也越大 2 降落傘下落一定時(shí)間后的運(yùn)動(dòng)是勻速的 沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候 跳傘員著地的速度是5m s 現(xiàn)在有風(fēng) 風(fēng)使他以4m s的速度沿水平方向向東移動(dòng) 問(wèn)跳傘員將以多大的速度著地 這個(gè)速度的方向怎樣 答案 見(jiàn)解析 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 實(shí)際效果 正交分解 平行四邊形定則 4 合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 相等 獨(dú)立 相同 思考 兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)嗎 答案 不一定 應(yīng)根據(jù)合加速度方向與合初速度方向判定合運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)解讀 1 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向始終沿軌跡的切線方向 速度時(shí)刻在變化 加速度一定不為零 故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)加速度與初速度不在一條直線上 若加速度恒定 物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 若加速度變化 物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)一物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及軌跡分析 2 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 所受合外力一定指向曲線的凹側(cè) 曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡不會(huì)出現(xiàn)急折 只能平滑變化 軌跡總在力與速度的夾角中 若已知物體的運(yùn)動(dòng)軌跡 可判斷出合外力的大致方向 若已知合外力方向和速度方向 可知道物體運(yùn)動(dòng)軌跡的大致情況 3 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體其合外力可沿切線方向與垂直切線方向分解 其中沿切線方向的分力只改變速度的大小 而垂直切線方向的分力只改變速度的方向 典例剖析 例1 2015 揭陽(yáng)模擬 物體在光滑水平面上受三個(gè)水平恒力 不共線 作用處于平衡狀態(tài) 如圖5所示 當(dāng)把其中一個(gè)水平恒力撤去時(shí) 其余兩個(gè)力保持不變 物體將 a 物體一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)b 物體可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)c 物體可能做曲線運(yùn)動(dòng)d 物體一定做曲線運(yùn)動(dòng) 解析物體原來(lái)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)在撤掉其中一個(gè)力 則剩下兩個(gè)力的合力與撤掉的力等大反向 即撤掉一個(gè)力后 合力為恒力 如果物體原來(lái)靜止 則撤掉一個(gè)力后將做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)b正確 如果物體原來(lái)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 撤掉一個(gè)力后 若速度與合力不共線 則物體做曲線運(yùn)動(dòng) 若速度與合力共線 則物體將做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)a d錯(cuò) c正確 答案bc 答案 a 解析 質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 所以加速度大小不變 由于在d點(diǎn)速度方向與加速度方向垂直 則在a b c點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向的夾角為鈍角 所以質(zhì)點(diǎn)由c到d速率減小 質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的加速度方向與速度方向的夾角大于90 質(zhì)點(diǎn)從b點(diǎn)到e的過(guò)程中加速度方向與速度方向的夾角減小 考點(diǎn)解讀 1 力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系物體運(yùn)動(dòng)的形式 按速度分有勻速運(yùn)動(dòng)和變速運(yùn)動(dòng) 按軌跡分有直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的形式取決于物體的初速度v0和合外力f 具體分類如下 1 f 0 靜止或勻速運(yùn)動(dòng) 2 f 0 變速運(yùn)動(dòng) f為恒量時(shí) 勻變速運(yùn)動(dòng) f為變量時(shí) 非勻變速運(yùn)動(dòng) 3 f和v0的方向在同一直線上時(shí) 直線運(yùn)動(dòng) 4 f和v0的方向不在同一直線上時(shí) 曲線運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)二合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡 2 合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡兩個(gè)互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)取決于它們的合速度和合加速度方向是否共線 如圖7所示 常見(jiàn)的類型有 1 a 0 勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止 2 a恒定 勻變速運(yùn)動(dòng) 又分為 v a同向 勻加速直線運(yùn)動(dòng) v a反向 勻減速直線運(yùn)動(dòng) v a互成角度 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 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(dòng) 如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 加速度大小 方向都隨時(shí)間變化 典例剖析 例2在一光滑水平面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系一物體從t 0時(shí)刻起 由坐標(biāo)原點(diǎn)o 0 0 開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 其沿x軸和y軸方向運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間圖象如圖8甲 乙所示 下列說(shuō)法中正確的是 a 前2s內(nèi)物體沿x軸做勻加速直線運(yùn)動(dòng)b 后2s內(nèi)物體繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 但加速度沿y軸方向c 4s末物體坐標(biāo)為 4 4 d 4s末物體坐標(biāo)為 6 2 答案ad 跟蹤訓(xùn)練2如圖9所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向運(yùn)動(dòng)的小車a 小車下裝有吊著物體b的吊鉤 在小車a與物體b以相同的水平速度沿吊臂方向勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí) 吊鉤將物體b向上吊起 a b之間的距離以h h 2t2 h為塔吊高 規(guī)律變化 則物體b做 a 速度大小不變的曲線運(yùn)動(dòng)b 速度大小增加的曲線運(yùn)動(dòng)c 加速度大小 方向均不變的曲線運(yùn)動(dòng)d 加速度大小 方向均變化的曲線運(yùn)動(dòng) 答案 bc 解析 由題意得物體b在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 所以其合運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 加速度不變 但速度增大 b c正確 考點(diǎn)解讀 1 小船渡河問(wèn)題分析 1 船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是水流運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng) 2 三種速度 v1 船在靜水中的速度 v2 水的流速 v 船的實(shí)際速度 考點(diǎn)三合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)實(shí)例分析 特別提醒船的劃行方向與船頭指向一致 v1的方向 是分速度方向 而船的航行方向是實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向 也就是合速度的方向 2 繩拉物體問(wèn)題分析在圖11中 繩子在被沿徑向拉動(dòng)的同時(shí) 還在繞滑輪運(yùn)動(dòng) 可見(jiàn)被拉物體既參與了沿繩子徑向的分運(yùn)動(dòng) 又參與了繞滑輪運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng) 被拉物體的運(yùn)動(dòng)應(yīng)是這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng) 其速度是這兩個(gè)分速度的合成 a 船渡河的最短時(shí)間為25sb 船運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是直線c 船在河水中航行的加速度大小為a 0 4m s2d 船在河水中的最大速度是5m s 答案c 跟蹤訓(xùn)練3一條河寬度為200m 河水水流速度是v1 2m s 船在靜水中航行速度為v2 4m s 現(xiàn)使船渡河 1 如果要求船劃到對(duì)岸航程最短 則船頭應(yīng)指向什么方向 最短航程是多少 所用時(shí)間多長(zhǎng) 2 如果要求船劃到對(duì)岸時(shí)間最短 則船頭應(yīng)指向什么方向 最短時(shí)間是多少 航程是多少 答案 1 斜上游 與岸夾角為60 200m57 7s 2 垂直河岸50s224m 解析 船在河水中航行 合運(yùn)動(dòng) 實(shí)際運(yùn)動(dòng) 是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)組成的 一個(gè)是隨水流的運(yùn)動(dòng) 另一個(gè)是船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng) 而船過(guò)河的實(shí)際路線與船的合速度方向一致 與船頭指向不一致 由于題中v2 v1 所以只要適當(dāng)改變船頭方向 船可以沿任意方向渡河 當(dāng)合運(yùn)動(dòng)垂直河岸時(shí) 其航程最短 由合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性可知 過(guò)河時(shí)間等于河寬除以船速垂直河岸的分速度 船速垂直河岸的分速度越大 過(guò)河時(shí)間越短 所以當(dāng)船頭垂直河岸航行時(shí) 所用時(shí)間最短 跟蹤訓(xùn)練4如圖14所示 一輛汽車沿水平地面勻速行駛 通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩將一物體a豎直向上提起 在此過(guò)程中 物體a的運(yùn)動(dòng)情況是 a 加速上升 且加速度不斷增大b 加速上升 且加速度不斷減小c 減速上升 且加速度不斷減小d 勻速上升 答案 b 解析 物體a的速率即為左段繩子上移的速率 而左段繩子上移的速率與右段繩子在沿繩方向的分速率是相等的 右段繩子實(shí)際上同時(shí)參與兩個(gè)運(yùn)動(dòng) 沿繩方向拉長(zhǎng)及繞定滑輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 將右段繩子與汽車相連的端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度v沿繩子方向和垂直于繩方向分解 如圖所示 則沿繩方向的速率即為物體a的速率va v1 vsin 隨著汽車的運(yùn)動(dòng) 增大 va增大 故物體a應(yīng)加速上升 角在0 90 范圍內(nèi)增大 由正弦曲線形狀可知va的變化率減小 故物體a上升的加速度逐漸減小 例5用一根細(xì)線拴住一塊橡皮 可視為質(zhì)點(diǎn) 把細(xì)線的另一端用圖釘固定在豎直圖板上 按如圖15所示的方式 用鉛筆尖靠在線的左側(cè) 沿水平放置的固定直尺向右勻速滑動(dòng) 當(dāng)鉛筆尖勻速滑動(dòng)的速度取不同的值時(shí) 在橡皮運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任一時(shí)刻 設(shè)橡皮的速度方向與水平直尺的夾角為 關(guān)于 下列說(shuō)法符合事實(shí)的是 a 鉛筆尖的滑動(dòng)速度越大 越小b 鉛筆尖的滑動(dòng)速度越大 越大c 與鉛筆尖的滑動(dòng)速度無(wú)關(guān) 不變d 與鉛筆尖的滑動(dòng)速度無(wú)關(guān) 時(shí)刻變化 10 簡(jiǎn)化曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法 利用運(yùn)動(dòng)分解實(shí)現(xiàn)曲線化直 解析橡皮的運(yùn)動(dòng)可視為水平方向隨著鉛筆尖一起勻速運(yùn)動(dòng) 豎直方向細(xì)線縮短的長(zhǎng)度等于水平方向細(xì)線增加的長(zhǎng)度 故橡皮在豎直方向上也做勻速運(yùn)動(dòng) 且橡皮在兩方向上運(yùn)動(dòng)的速率與鉛筆尖運(yùn)動(dòng)的速率相同 故橡皮的合運(yùn)動(dòng)方向與水平方向成45 角 與鉛筆尖滑動(dòng)的速