高考物理總復(fù)習(xí)第四章曲線運動萬有引力與航天第一課時曲線運動運動的合成與分解市賽課公開課一等獎省名師優(yōu)

第四章曲線運動萬有引力與航天1/51高考考綱備考提議內(nèi)容要求說明本章是高考必考,考查頻率最高是平拋運動、圓周運動和萬有引力應(yīng)用.選擇題較多,也有綜合性計算題.與圓周運動相關(guān)試題多與能量、磁場結(jié)合,對綜合能力要求較高.要熟練掌握運動合成和分解思想;多訓(xùn)練分析物理過程,挖掘題目標(biāo)隱含條件,靈活選取物理公式能力;了解和區(qū)分繁多天體運動公式,抓住萬有引力提供向心力這一基本原理.運動合成與分解Ⅱ斜拋運動只作定性分析拋體運動Ⅱ勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度Ⅰ勻速圓周運動向心力Ⅱ離心現(xiàn)象Ⅰ萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ圍繞速度Ⅱ第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ經(jīng)典時空觀和相對論時空觀Ⅰ2/51第1課時曲線運動運動合成與分解3/51基礎(chǔ)回顧關(guān)鍵探究演練提升4/51基礎(chǔ)回顧自主梳理·融會貫通知識梳理一、曲線運動1.速度方向:質(zhì)點在某一位置速度方向就是曲線在這一點

.2.運動性質(zhì):做曲線運動物體,速度

時刻在改變,所以曲線運動一定是

運動,但速度大小可能不變.切線方向方向變速3.曲線運動條件5/51二、運動合成與分解1.分解標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)運動

分解,也可采取

.2.遵照規(guī)律:位移、速度、加速度合成或分解遵照

.或

定則.3.合運動與分運動關(guān)系(1)等時性:合運動和分運動經(jīng)歷

相等,即同時開始、同時進(jìn)行、同時停頓.(2)獨立性:一個物體同時參加幾個分運動,各分運動

,不受其它運動影響.各分運動共同決定合運動性質(zhì)和軌跡.(3)等效性:各分運動規(guī)律疊加起來與合運動規(guī)律有完全相同

.實際效果正交分解平行四邊形定則三角形時間相互獨立效果6/514.合運動性質(zhì)判斷(1)加速度(或合外力)變加速勻變速直線曲線7/51拓展思考拓展思索如圖為一物體做曲線運動軌跡.(1)當(dāng)物體運動到A點時,它相對于出發(fā)點位移l與x,y方向分位移xA,yA有什么關(guān)系?(2)物體相對于出發(fā)點位移方向與A點時速度方向是否相同?答案:(1)l2=+(2)二者方向不一樣8/51自主檢測1.思索判斷(1)速度發(fā)生改變運動,一定是曲線運動.(

)(2)做曲線運動物體一定受變力作用.(

)(3)做曲線運動物體,所受合外力方向一定指向曲線凹側(cè).(

)(4)做曲線運動物體,速度方向時刻改變,但永遠(yuǎn)不可能到達(dá)所受合外力方向.(

)(5)只要兩個分運動是直線運動,合運動一定是直線運動.(

)(6)做曲線運動物體一段時間內(nèi)位移可能等于0.(

)答案:(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√9/512.(·四川廣元市統(tǒng)考)一質(zhì)點在某段時間內(nèi)做曲線運動,則在這段時間內(nèi)(

)A.速度一定在變,加速度能夠不變B.速度一定在變,加速度也一定在變C.速度能夠不變,加速度一定在變D.速度能夠不變,加速度也能夠不變A解析:做曲線運動物體速度方向一定改變,故速度一定在變,若物體受恒力作用,則加速度能夠不變,選項A正確,B,C,D錯誤.10/513.(·上海奉賢區(qū)二模)趣味投籃比賽中,運動員站在一個旋轉(zhuǎn)較快大平臺邊緣上,相對平臺靜止,向平臺圓心處球筐內(nèi)投籃球.如圖所表示(各俯視圖),籃球可能被投入球筐(圖中箭頭指向運動員投出方向)是(

)C解析:當(dāng)沿圓周切線方向速度和出手速度合速度沿籃筐方向,球就會被投入籃筐.故C項正確,A,B,D項錯誤.11/51關(guān)鍵探究分類探究·各個擊破考點一物體做曲線運動條件與軌跡分析1.條件:物體受到合外力與初速度不共線.2.協(xié)力方向與軌跡關(guān)系曲線運動軌跡一直夾在協(xié)力方向與速度方向之間,而且向協(xié)力方向彎曲,或者說協(xié)力方向總是指向軌跡“凹”側(cè).12/513.協(xié)力方向與速率改變關(guān)系(1)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向夾角為銳角時,協(xié)力做正功,物體速率增大.(2)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向夾角為鈍角時,協(xié)力做負(fù)功,物體速率減小.(3)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向垂直時,協(xié)力不做功,物體速率不變.13/51【典例1】(·河南鄭州一中聯(lián)考)一質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動軌跡如圖所表示,下面有四種說法:①若質(zhì)點在x方向一直勻速運動,則在y方向先加速后減速;②若質(zhì)點在x方向一直勻速運動,則在y方向先減速后加速;③若質(zhì)點在y方向一直勻速運動,則在x方向先加速后減速;④若質(zhì)點在y方向一直勻速運動,則在x方向先減速后加速.其中正確是(

)A.只有①③ B.只有①④C.只有②③ D.只有②④C14/51?審題圖示?解析:若質(zhì)點在x方向一直勻速運動,那么合外力(或加速度)方向只能沿y方向,依據(jù)合外力(或加速度)指向曲線凹側(cè),則在y方向加速度先沿y軸負(fù)向后沿y軸正向,故先減速后加速,①錯誤,②正確;若質(zhì)點在y方向一直勻速運動,則在x方向加速度先沿x軸正向后沿x軸負(fù)向,故先加速后減速,③正確,④錯誤.故C正確.15/51方法技巧曲線運動中軌跡、受力、速度三者關(guān)系分析關(guān)鍵點(1)已知運動軌跡,能夠判斷協(xié)力大致方向在軌跡包圍區(qū)間(凹側(cè)),如圖所表示.(2)運動軌跡在速度方向與協(xié)力方向所夾區(qū)間,依據(jù)受力方向和速度方向能夠判斷軌跡大致彎曲方向.(3)依據(jù)協(xié)力方向與速度方向間夾角,判斷物體速率改變情況:夾角為銳角時,速率變大;夾角為鈍角時,速率變小;協(xié)力方向與速度方向垂直時,速率不變.16/51多維訓(xùn)練1.[曲線運動了解](·河南南陽模擬)下面說法中正確是(

)A.做曲線運動物體速度方向必定改變B.速度改變運動必定是曲線運動C.加速度恒定運動不可能是曲線運動D.加速度改變運動必定是曲線運動A17/51解析:做曲線運動物體速度大小不一定改變,但速度方向必定改變,A項正確;速度改變運動可能是速度大小在改變,也可能是速度方向在改變,不一定是曲線運動,B項錯誤;加速度恒定運動可能是勻變速直線運動,也可能是勻變速曲線運動,C項錯誤;加速度改變運動可能是變加速直線運動,也可能是變加速曲線運動,D項錯誤.18/512.[曲線運動條件應(yīng)用](·河北石家莊質(zhì)檢)一個質(zhì)量為2kg物體,在4個共點力作用下處于平衡狀態(tài).現(xiàn)同時撤去大小分別為8N和12N兩個力,其余力保持不變,關(guān)于今后該物體運動說法正確是(

)A.一定做勻變速運動,加速度大小可能等于重力加速度大小B.一定做勻變速直線運動,加速度大小可能是5m/s2C.可能做勻減速直線運動,加速度大小是1.5m/s2D.可能做勻速圓周運動,向心加速度大小是6m/s2A19/51解析:由平衡條件得知,余下力協(xié)力與撤去兩個力協(xié)力大小相等、方向相反,則撤去大小分別為8N和12N兩個力后,物體協(xié)力大小范圍為4N≤F合≤20N,物體加速度范圍為2m/s2≤a≤10m/s2;撤去兩個力后,一定做勻變速運動,加速度大小可能等于重力加速度大小,故A正確;若物體原來做勻速直線運動,撤去兩個力協(xié)力方向與速度方向不在同一直線上時,物體做勻變速曲線運動,加速度大小可能是5m/s2,故B錯誤;若物體原來做勻速直線運動,撤去兩個力協(xié)力方向與速度方向相反時,物體做勻減速直線運動,加速度大小最小是2m/s2,不可能為1.5m/s2,故C錯誤;撤去兩個力后,物體受到協(xié)力恒定,不可能做勻速圓周運動,故D錯誤.20/51考點二運動合成與分解及運動性質(zhì)分析兩個互成角度直線運動合運動性質(zhì)判斷分類合運動性質(zhì)兩個勻速直線運動勻速直線運動一個勻速直線運動、一個勻變速直線運動勻變速曲線運動兩個初速度為零勻加速直線運動勻加速直線運動兩個初速度不為零勻變速直線運動假如v合與a合共線,為勻變速直線運動假如v合與a合不共線,為勻變速曲線運動21/51【典例2】(·河北保定一中檢測)一物體在直角坐標(biāo)系xOy所在平面內(nèi)由O點處開始運動,其沿坐標(biāo)軸方向兩個分速度隨時間改變圖像如圖所表示,則對該物體運動過程描述正確是(

)A.物體在0～3s內(nèi)做直線運動B.物體在3～4s內(nèi)做直線運動C.物體在3～4s內(nèi)做曲線運動D.物體在0～3s內(nèi)做變加速運動B22/51解析:物體在0～3s,x方向做勻速直線運動,y方向做初速度為0勻加速直線運動,其合運動類似于平拋運動曲線運動,且加速度恒定,則選項A,D錯誤;物體在3～4s內(nèi)兩個方向分運動都是勻減速運動,在3s末合速度與合加速度方向相反,則做勻減速直線運動,故選項B正確,C錯誤.?審題圖示?23/51方法技巧處理運動合成與分解問題技巧(1)判斷物體運動性質(zhì)時要分析物體加速度特點及加速度與速度方向間關(guān)系.(2)確定物體在某時刻坐標(biāo)時,要沿x軸和y軸分別計算物體位移.(3)每一個分運動改變時都會影響到合運動改變.24/51多維訓(xùn)練1.[由運動特點分析運動軌跡](·安徽合肥質(zhì)檢)在長約一米一端封閉玻璃管中注滿清水,水中放—個大小適當(dāng)圓柱形紅蠟塊,玻璃管開口端用膠塞塞緊,確保將其快速豎直倒置時,紅蠟塊能沿玻璃管由管口勻速上升到管底.現(xiàn)將此玻璃管倒置安裝在置于桌面上小車上同時,小車從A位置在恒力F作用下開始運動.經(jīng)過一段時間后,小車運動到虛線表示B位置.按照圖中建立坐標(biāo)系,在這一過程中紅蠟塊實際運動軌跡可能是(

)C25/51解析:紅蠟塊在豎直方向做勻速直線運動,在水平方向做初速度為零勻加速直線運動,紅蠟塊運動軌跡為曲線,加速度水平向右,且指向軌跡內(nèi)側(cè),選項C正確.26/512.導(dǎo)學(xué)號58826070[運動合成實例分析](·山東卷,14)距地面高5m水平直軌道上A,B兩點相距2m,在B點用細(xì)線懸掛一小球,離地高度為h,如圖.小車一直以4m/s速度沿軌道勻速運動,經(jīng)過A點時將隨車攜帶小球由軌道高度自由卸下,小車運動至B點時細(xì)線被軋斷,最終兩球同時落地.不計空氣阻力,取重力加速度大小g=10m/s2.可求得h等于(

)A.1.25m B.2.25m C.3.75m D.4.75mA27/5128/51考點三小船渡河問題三種渡河特殊情景29/5130/51【典例3】

已知河水流速為v1,小船在靜水中速度為v2,且v2>v1,下面用小箭頭表示小船及船頭指向,則能正確反應(yīng)小船在最短時間內(nèi)渡河、最短位移渡河情景是(

)A.①② B.①⑤ C.④⑤ D.②③C?關(guān)鍵點撥?

(1)圖中箭頭以及所在虛線表示船頭指向和各個時刻船位置.(2)船頭垂直正對岸才能使渡河時間最短.(3)當(dāng)v2>v1時渡河最小位移是河寬.31/5132/51方法技巧求解小船渡河問題方法(1)船航行方向也就是船頭指向,是分運動;水流方向是分運動.船運動方向是實際運動方向,是合運動,普通情況下與船頭指向不一致.(2)渡河時間只與船垂直河岸分速度相關(guān),與水流速度無關(guān).(3)當(dāng)水速大于靜水船速,在求最短渡河位移時,由v水,v船與v合組成直角三角形,沿v合到對岸位移即為最短位移.33/51多維訓(xùn)練1.導(dǎo)學(xué)號58826071[小船渡河情景分析](·山東濰坊聯(lián)考)河水由西向東流,河寬為800m,河中各點水流速度大小為v水,各點到較近河岸距離為x,v水與x關(guān)系為v水=x(m/s),讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河,小船劃水速度大小恒為v船=4m/s,則以下說法中正確是(

)A.小船渡河軌跡為直線B.小船在河水中最大速度是5m/sC.小船在距離南岸200m處速度小于距北岸200m處速度D.小船渡河時間是160sB34/5135/512.[小船渡河軌跡分析](·江蘇泰州中學(xué)期末)如圖所表示,小船沿直線AB過河,船頭一直垂直于河岸.若水流速度增大,為保持航線不變,以下辦法與結(jié)論正確是(

)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B36/5137/51考點四關(guān)聯(lián)速度問題1.特點:用繩、桿相牽連物體在運動過程中速度通常不一樣,但兩物體沿繩或桿方向分速度大小相等,據(jù)此就能夠建立牽連物兩端物體速度間定量關(guān)系.2.合速度與分速度(1)合速度→物體實際運動速度v(3)v1,v2和v間遵照平行四邊形定則.38/513.常見情景39/51【典例4】(·河南中原名校聯(lián)考)如圖所表示,細(xì)線一端固定在天花板上O點,另一端穿過一張CD光盤中央小孔后拴著一個橡膠球,橡膠球靜止時,豎直懸線剛好挨著水平桌面邊緣.現(xiàn)將CD光盤按在桌面上,并沿桌面邊緣以速度v勻速移動,移動過程中,CD光盤中央小孔一直緊挨桌面邊線,當(dāng)懸線與豎直方向夾角為θ時,小球上升速度大小為(

)A.vsinθ B.vcosθ C.vtanθ D.A40/51?關(guān)鍵點撥?(1)光盤向右速度是合速度.(2)小球上升速度和沿繩分速度大小相等.解析:如圖,將光盤水平向右移動速度v分解為沿細(xì)線方向速度和垂直于細(xì)線方向速度如圖所表示,而小球上升速度大小與速度v沿細(xì)線方向分速度大小相等,故可得v球=vsinθ,A正確.41/51方法技巧“關(guān)聯(lián)速度”問題解題步驟(1)確定合速度:牽連物端點速度(即所連接物體速度)是運動實際速度,為合速度.(2)分解合速度:先確定合運動方向(物體實際運動方向),然后分析這個合運動所產(chǎn)生實際效果(首先使繩或桿伸縮效果;另首先使繩或桿轉(zhuǎn)動效果)以確定兩個分速度方向.(3)作出合速度與兩個分速度平行四邊形,利用相關(guān)數(shù)學(xué)知識求解或?qū)η榫白鞒龇治雠袛?42/51【針對訓(xùn)練】

導(dǎo)學(xué)號58826072如圖所表示,在水平地面上做勻速直線運動小車,經(jīng)過定滑輪用繩子吊起一個物體,若小車和被吊物體在同一時刻速度分別為v1和v2,繩子對物體拉力為T,物體所受重力為G,則下面說法正確是(

)A.物體做勻速運動,且v1=v2B.物體做加速運動,且v2>v1C.物體做加速運動,且T>GD.物體做勻速運動,且T=GC43/51解析:小車在運動過程中,小車速度按照沿繩子方向與垂直繩子方向進(jìn)行分解,如圖所表示,則有v2=v1cosα,則v2<v1,故選項A,B錯誤.伴隨小車向前移動,α將不停減小,cosα將逐步增大,則v2逐步增大,即物體做加速運動,依據(jù)牛頓第二定律可知T>G.故選項C正確,D錯誤.44/51演練提升真題體驗·強化提升1.[曲線運動軌跡分析](·安徽卷,14)圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射運動軌跡,M、N、P、Q是軌跡上四點,在散射過程中能夠認(rèn)為重金屬原子核靜止不動.圖中所標(biāo)出α粒子在各點處加速度方向正確是(

)A.M點 B.N點 C.P點 D.Q點C45/51解析:α粒子與重金屬原子核帶同種電荷,因為庫侖力作用,α粒子在運動過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn),由牛頓第二定律可知,α粒子加速度方向為其所受庫侖力方向,指向軌跡彎曲方向內(nèi)側(cè),故圖中P點所表示加速度方向正確,選項C正確.46/512.[運動合成與分解](·全國Ⅱ卷,16)因為衛(wèi)星發(fā)射場不在赤道上,同時衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道