2020版高考物理一轮复习第四章第1讲曲线运动运动的合成与分解课件.pptx

1、第1讲曲线运动 运动的合成与分解,一 曲线运动,二 运动的合成与分解,基础过关,考点一 物体做曲线运动的条件与轨迹分析,考点二 运动的合成与分解,考点三 运动分解中的两类模型,考点突破,一、曲线运动 1.速度的方向:质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。 2.运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动。 3.曲线运动的条件:物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上。,基础过关,二、运动的合成与分解 1.运算法则:位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则。 2.合运动和分运动的

2、关系 (1)等时性:合运动与分运动经历的时间相等。 (2)独立性:一个物体同时参与几个分运动时,各分运动独立进行,不受其他分运动的影响。 (3)等效性:各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果。,1.判断下列说法对错。 (1)速度发生变化的运动,一定是曲线运动。( ) (2)做曲线运动的物体加速度一定是变化的。( ) (3)做曲线运动的物体速度大小一定发生变化。( ) (4)曲线运动可能是匀变速运动。( ) (5)两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等。( ) (6)只要两个分运动为直线运动,合运动一定是直线运动。( ),2.如图所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方A

3、处或旁边B处放一块磁铁,下列关于小球运动的说法正确的是(D),A.磁铁放在A处时,小铁球做匀速直线运动 B.磁铁放在A处时,小铁球做匀加速直线运动 C.磁铁放在B处时,小铁球做匀速圆周运动 D.磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动,3.春节期间人们放飞孔明灯表达对新年的祝福,如图甲所示,孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,在水平Ox方向做匀速运动,孔明灯的运动轨迹可能为图乙中的( D ) A.直线OAB.曲线OBC.曲线OCD.曲线OD,4.(多选)民族运动会上有一骑射项目如图所示,运动员骑在奔跑的马上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的箭速度为v2

4、,跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则( BC ),A.运动员放箭处离目标的距离为 B.运动员放箭处离目标的距离为 C.箭射到固定目标的最短时间为 D.箭射到固定目标的最短时间为,考点一物体做曲线运动的条件与轨迹分析,考点突破,1.物体运动类型的分类,2.曲线运动,3.合力方向与速率变化的关系,1.(2017河南信阳模拟)关于曲线运动,下列说法正确的是( B ) A.物体只有受到变力作用才做曲线运动 B.物体做曲线运动时,加速度可能不变 C.所有做曲线运动的物体,其动能一定发生改变 D.物体做曲线运动时,有可能处于平衡状态,解析物体做曲线运动的条件是所受合

5、力方向与速度方向不在同一条直线上,物体受到的合力可以是恒力,如做平抛运动的物体只受重力作用,其加速度不变,所以A项错误,B项正确;物体做曲线运动时,物体速度的方向一定是变化的,但速度的大小可以不变,比如物体做匀速圆周运动,其动能不变,所以C项错误;平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态,物体做曲线运动时,物体速度的方向是变化的,物体不可能处于平衡状态,D项错误。,2.(多选)(2019山东济南期末)光滑水平面上一运动质点以速度v0通过点O,如图所示,与此同时给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则(CD),A.因为有Fx,质点一定做曲线运动 B.如果Fy,质点向x轴

6、一侧做曲线运动,解析如果Fy=Fx tan ,则Fx、Fy二力的合力沿v0方向,质点做直线运动,选项A错误,C正确;若Fx,则Fx、Fy二力的合力方向在v0与x轴 正方向之间,则质点做曲线运动且轨迹向x轴一侧弯曲,若Fx,则 Fx、Fy二力的合力方向在v0与y轴之间,所以质点做曲线运动且运动轨迹必向y轴一侧弯曲,选项D正确;因不知的大小,所以只凭Fx、Fy的大小不能确定Fx与的大小关系,故不能确定F合是偏向x轴还是y轴,选项B错 误。,考点二运动的合成与分解,1.合运动与分运动的关系,2.合运动的性质判断,3.两个直线运动的合运动性质的判断,1.(多选)在一光滑水平面内建立平面直角坐标系,一物

7、体从t=0时刻起,由坐标原点O(0,0)开始运动,其沿x轴和y轴方向运动的速度-时间图像如图甲、乙所示,下列说法中正确的是( AD ),A.前2 s内物体沿x轴做匀加速直线运动 B.后2 s内物体继续做匀加速直线运动, 但加速度沿y轴方向 C.4 s末物体坐标为(4 m,4 m) D.4 s末物体坐标为(6 m,2 m),解析前2 s内物体在y轴方向速度为0,由题图甲知物体沿x轴方向做匀加速直线运动,A正确;后2 s内物体在x轴方向做匀速运动,在y轴方向做初速度为0的匀加速运动,加速度沿y轴方向,合运动是曲线运动,B错误;4 s内物体在x轴方向上的位移是x= m=6 m,在y轴方 向上的位移为

8、y=22 m=2 m,所以4 s末物体坐标为(6 m,2 m),D正确,C 错误。,2.(多选)如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其v-t图像如图乙所示,人顶杆沿水平地面运动,其x-t图像如图丙所示。若以地面为参考系,下列说法中正确的是( BD ),A.猴子的运动轨迹为直线 B.猴子在2 s内做匀变速曲线运动 C.t=0时猴子的速度大小为8 m/s D.t=2 s时猴子的加速度大小为4 m/s2,解析由题图乙、丙可以看出,猴子在竖直方向做初速度v0y=8 m/s、 加速度ay=-4 m/s2的匀减速直线运动,人在水平方向做速度vx=-4 m/s的匀速直线运动,故猴子的初速度大小为

9、v= m/s=4 m/s,方向 与合外力方向不在同一条直线上,故猴子做匀变速曲线运动,加速度a= ay=-4 m/s2,选项B、D正确,A、C错误。,考点三运动分解中的两类模型,1.小船渡河问题的分析思路,2.小船渡河的两类问题、三种情境,3.绳(杆)端速度分解模型 (1)模型特点:绳(杆)拉物体或物体拉绳(杆)以及两物体通过绳(杆)相连,物体运动方向与绳(杆)不在一条直线上,求解运动过程中它们的速度关系,都属于该模型。 (2)模型分析 合运动绳(杆)拉物体的实际运动速度v 分运动,(3)解题原则:根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见实例如下: (4)谨记解题思路,例1(多选)如图所示

10、,有一个沿水平方向做匀速直线运动的半径为R的半圆柱体,半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆,在竖直杆未到达半圆柱体的最高点之前( BC ),A.半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做匀减速直线运动 B.半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做减速直线运动 C.半圆柱体以速度v向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为时,竖直杆向上的运动速度为v tan D.半圆柱体以速度v向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为时,竖直杆向上的运动速度为v sin ,审题建模以杆与半圆柱体接触点为研究对象,沿接触点的弹力方向即半径方向两物体的速度分量相等。半圆柱体可

11、以简化为长度为R的杆OA,O点代表半圆柱体的运动,A点代表杆AB的运动,如图所示。,解析O点向右运动,O点的运动使杆AO绕A点逆时针转动的同时,沿杆OA方向向上推动A点;竖直杆的实际运动(A点的速度)方向竖直向上,使A点绕O点逆时针转动的同时,沿OA方向(弹力方向)与OA杆具有相同的速度。速度分解如图所示,对O点,v1=v sin ,对于A点,vA cos =v1, 解得vA=v tan ,O点(半圆柱体)向右匀速运动时,杆向 上运动,角减小, tan 减小,vA减小,但杆不做匀减速 运动,A错误,B正确;由vA=v tan 可知C正确,D错误。,考向1小船渡河问题,1.一条宽度为l的河流,已

12、知船在静水中的速度为v船,水流速度为v水。那么: (1)怎样渡河时间最短? (2)若v船v水,怎样渡河位移最小? (3)若v船v水,怎样渡河船漂下的距离最短?,答案见解析 解析(1)如图甲所示,设船头斜向上游与河岸成任意角,这时船速在 垂直于河岸方向的速度分量为v1=v船 sin ,渡河所需的时间为t= 。,可以看出:l、v船一定时,t随sin 增大而减小。当=90时,sin =1(最大)。由此可得,船头与河岸垂直时渡河时间最短,即tmin=。 (2)如图乙所示,渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于l,必须使船的合速度v合的方向与河岸垂直。这时船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度。

13、根据三角函数关系有v船cos -v水=0,得cos =。 因为cos v水,此时船垂直河岸渡河位移最小。 (3)如果水流速度大于船在静水中的航行速度,则不论船的航向如何,总,是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢?如图丙所示,设v船与河岸成角。合速度v合与河岸成角。可以看出:角越大,船漂下的距离x越短。那么,在什么条件下角最大呢?以v水的末端为圆心、v船大小为半径画圆,当v合与圆相切时,角最大,此时cos = 船漂下的最短距离为xmin=(v水-v船cos ) 此时渡河的最短位移大小为s=。,考向2关联速度问题 2.如图所示,一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙和水平地面滑动。当AB杆和墙的夹角

14、为时,杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1,B端沿地面滑动的速度大小为v2,则v1、v2的关系是( C ),A.v1=v2 B.v1=v2 cos C.v1=v2 tan D.v1=v2 sin ,解析将A、B两点的速度分解为沿AB方向与垂直于AB方向的分速度,沿AB方向的速度分别为v1和v2,由于AB不可伸长,两点沿AB方向的速度分量应相同,则有v1=v1 cos ,v2=v2 sin ,由v1=v2,得v1=v2 tan ,选项C正确。,名师点拨,绳(杆)末端速度分解问题,热点题型探究,例2(多选)如图所示,做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B,设重物和小车速度的大小分别

15、为vB、vA,则( AD ),A.vAvB B.vAvB C.绳的拉力等于B的重力 D.绳的拉力大于B的重力,解析小车A向左运动的过程中,小车的速度是合速度,可分解为沿绳方向与垂直于绳方向的速度,如图所示,由图可知vB=vA cos ,则vBvA,小车向左运动的过程中角减小,vB增大,B向上做加速运动,故绳的拉力大于B的重力。故选项A、D正确。,1.(2019河南中原名校联考)如图所示,细线一端固定在天花板上的O点,另一端穿过一张CD光盘的中央小孔后拴一个橡胶球,橡胶球静止时,竖直悬线刚好挨着水平桌面的边缘。现将CD光盘按在桌面上,并沿桌面边缘以速度v匀速移动,移动过程中,CD光盘的中央小孔始终紧挨桌面边线,当悬线与竖直方向的夹角为时,小球上升 的速度大小为( A ),A.v sin B.v cos C.v tan D.,解析由题意可知,悬线与光盘的交点参与两个方向的运动,一是沿着线方向的分运动,另一个是垂直线方向的分运动。合运动的速度大小为v,悬线与光盘交