高考总复习物理运动的合成与分解省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

1

1/60

2内容要求说明抛体运动与圆周运动运动合成和分解Ⅱ斜抛运动只作定性要求抛体运动Ⅱ匀速圆周运动、角速度、向心加速度Ⅰ匀速圆周运动向心力Ⅱ离心现象Ⅰ2/60

3

内容要求说明万有引力定律万有引力定律及其应用Ⅱ围绕速度Ⅱ第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ3/60

41．在提倡素质教育今天，高考把考查学生能力放在首位，平抛运动规律及其研究方法，圆周运动角速度、线速度和向心加速度是近几年高考热点．2．与实际应用和生产生活、科技联络命题成为一个命题趋势．尤其是神舟系列飞船发射成功、探月计划已经实施，并取得了巨大成功更会结合万有引力命题．3．因为高考题目数量限定，单一内容命题概率变小；联络实际综合命题出现可能性增大，比如年山东理综第24题，第22题．4/60

54．万有引力定律为每年高考必考内容，因为航天技术、人造地球卫星属于当代技术发展主要领域，相关卫星问题考查频率会越来越大，因为计算题考查知识点多一些，因而应引发格外注意．5/60

6在复习中，不但要掌握本章内容，而且要多与天体运动，电场力，洛伦兹力等知识进行综合，才能开阔视野，提升综合测试和综合利用能力．6/60

7重点掌握对于复杂运动研究方法，运动合成与分解方法，如平抛运动能够看成两个简单运动合运动，带电粒子在电场中偏转属类平抛问题．处理思绪和方法与平抛运动是相同．它是每年高考考查热点，应引发大家足够重视．在处理匀速圆周运动问题时，要区分匀速圆周运动与非匀速圆周运动区分，同时要首先确定圆心位置和圆轨道平面，认真分析向心力起源．综合万有引力定律处理天体运动和人造地球卫星问题，学会知识综合应用．7/60

8课时11运动合成与分解8/60

9考点一曲线运动条件和特点►基础梳理◄1．物体做曲线运动条件：从运动学角度讲，物体加速度方向跟速度方向不在同一条直线上时，物体就做曲线运动；从动力学角度讲，物体所受协力方向跟速度方向不在同一条直线上时，物体就做曲线运动．2．曲线运动特点：在曲线运动中，运动质点在某一点瞬时速度方向就是曲线在该点切线方向．9/60

10►疑难详析◄1．做曲线运动物体，其轨迹向协力所指方向弯曲，若已知物体运动轨迹，能够判断出物体所受协力大致方向；若已知物体所受协力方向，能够判断出物体运动轨迹大致走向．2．质点在曲线运动中速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动．不过变速运动不一定是曲线运动．10/60

11►深化拓展◄怎样判断一个物体是否做曲线运动呢？判断物体是否做曲线运动，就是看物体速度方向与加速度方向是否在一条直线上．若在一条直线上，则做直线运动，若不在一条直线上，则做曲线运动．11/60

12►基础梳理◄概念：1．合运动与分运动合运动就是物体实际运动．一个运动也能够看作物体同时参加了几个运动，这几个运动就是物体实际运动分运动，物体实际运动(合运动)位移、速度、加速度就是它合位移、合速度、合加速度，而分运动位移、速度、加速度就是它分位移、分速度、分加速度．2．运动合成与分解包含位移、速度、加速度合成与分解，由已知分运动求跟它们等效合运动叫做运动合成，而已知合运动求跟它等效分运动叫做运动分解．12/60

13基本特征：1．合运动和分运动关系(1)等时性：合运动与分运动经历时间相等．比如，小船过河时，首先小船随水流向下游运动，另首先，小船相对水向对岸划行．当小船在下游某处抵达对岸时，这两个分运动也同时结束．(2)独立性：一个物体同时参加几个分运动，各分运动独立进行，不受其它分运动影响．比如，小船过河时，假如水流速度变大，只影响小船向下游分运动，不影响小船过河时间，即不影响向对岸划行速度．(3)等效性：各分运动规律叠加起来与合运动规律有完全相同效果．13/60

142．运动合成与分解运算法则运动合成与分解是指描述运动各物理量，即位移、速度、加速度合成与分解，因为它们都是矢量，所以都遵照平行四边形定则．(1)两分运动在同一直线上时，同向相加，反向相减．(2)两分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成，如图1所表示：图114/60

1515/60

16►疑难详析◄1．两个分运动合运动几个可能情况合运动性质和轨迹由合初速度和合加速度共同决定：(1)两个匀速直线运动合运动依然是匀速直线运动．因为a合＝0.(2)一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动合运动一定是匀变速运动．因为a合＝恒量．若合初速度和合加速度共线，则为匀变速直线运动．16/60

17(3)两个匀变速直线运动合运动是匀变速运动．因为a合＝恒量．当两个分运动初速度合速度方向，与两分运动合加速度方向在同一直线上时，合运动为匀变速直线运动，不然，是匀变速曲线运动．17/60

182．小船渡河问题分析船在过河时，同时参加了两个运动，一是船随水沿河岸方向运动，二是船本身相对水运动．设一条河宽L，水流速度为v1，船在静水中速度为v2.那么：(1)渡河时间最短问题图218/60

19如图2甲所表示，设船头斜向上游与河岸成θ角，这时船速在y方向速度分量为v2y＝v2sinθ，渡河所需时间为：t＝.能够看出：在L与v2一定时，t随sinθ增大而减小；当θ＝90°时，sinθ＝1(最大)，所以，船头与河岸垂直时，渡河时间最短，为.19/60

20(2)若v1<v2，渡河航程最短问题如图2乙所表示，为了使船渡河航程最短，必须使船合速度v方向与河岸垂直，这时船头指向上游，并与河岸成一定角度θ，则有：cosθ＝ ，所以θ＝arccos()因为0≤cosθ≤1，所以只有在v1<v2时，船才有可能垂直河岸渡河．20/60

21(3)若v1>v2，渡河航程最短问题若v1>v2，则不论船向怎样，总被水流冲向下游．如图2丙所表示，设船头(v2)与河岸成θ角，合速度v与河岸成α角，能够看出：α角越大，船航程越短．那么，在什么条件下α角最大呢？以v1箭尾为圆心，以v2大小为半径画圆，当v与圆相切时，α角最大，依据cosθ＝得船头与河岸夹角应为：θ＝arccos()最短航程由＝得xmin＝·L.21/60

223．绳连物体速度分解问题指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题．因为高中研究绳都是不可伸长，杆都是不可伸长和压缩，即绳或杆长度不会改变，所以解题标准是：把物体实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)方向两个分量，依据绳(杆)连物体沿绳(杆)方向分速度大小相同求解．22/60

23►深化拓展◄1．两个互成角度直线运动合运动是直线运动还是曲线运动？它们运动性质怎样判定？图323/60

24这决定于它们合初速度和合加速度方向是否共线(如图3所表示)．判断物体是否做曲线运动，主要是判断合初速度和合加速度是否在同一直线上，所以首先要判断出合加速度和合初速度方向．判断合运动性质，主要是判断合加速度是否恒定，恒定则做匀变速运动，不然做非匀变速运动．常见类型有：24/60

25(1)a＝0：匀速直线运动或静止．(2)a恒定：性质为匀变速运动，分为：①v、a同向，匀加速直线运动；②v、a反向，匀减速直线运动；③v、a成角度，匀变速曲线运动(轨迹在v、a之间，和速度v方向相切，方向逐步向a方向靠近，但不可能到达．).(3)a改变：性质为变加速运动．如匀速圆周运动，加速度大小不变、方向随时间改变．25/60

262．研究运动合成和分解，目标在于把一些复杂运动简化为比较简单直线运动，这么就可应用已经掌握相关直线运动规律，来确定一些较为复杂曲线运动．对运动合成和分解，要知道以下几点：(1)运动合成要注意同一性和同时性：只有同一物体两个分运动才能合成；只有同时进行两个运动才能合成，分运动和合运动同时发生，同时结束．(2)互成角度两个匀速直线运动合运动也是匀速直线运动，其它情况则要详细分析：仅当两个分运动合速度和合加速度在同一直线上时，合运动才是直线运动．26/60

27题型一物体做曲线运动条件图4[例1]

如图4所表示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，这时突然使它所受力反向而大小不变(即由F变为－F)，在此力作用下，物体以后运动情况，以下说法正确是 (

)27/60

28A．物体可能沿曲线Ba运动B．物体可能沿直线Bb运动C．物体可能沿曲线Bc运动D．物体可能沿原曲线由B返回A图528/60

29[解析]

物体在A点时速度vA沿A点切线方向，物体在恒力F作用下沿曲线AB运动，此力F必有垂直于vA分量，即F力只可能为图中所表示各种方向之一；当物体抵达B点时，瞬时速度vB沿B点切线方向，这时受力F′＝－F.即F′只可能为图中所表示方向之一，可知物体以后只可能沿曲线Bc运动，所以C项正确．[答案]

C29/60

30题后反思：(1)物体做曲线运动，其协力与速度一定不共线．(2)做曲线运动物体，其轨迹向合外力所指方向弯曲，且轨迹在合外力与速度所夹区域内．30/60

31图6一带电物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动，一个水平力作用在物体上，物体运动轨迹如图6中实线所表示，图中B为轨迹上一点，虚线是过A、B两点并与轨迹相切直线，虚线和实线将水平面划分为5个区域，则关于施力物体位置，下面说法正确是 (

)31/60

32A．若该力是引力，施力物体一定在④区域B．若该力是引力，施力物体一定在①区域C．若该力是斥力，施力物体一定在②区域D．若该力是斥力，施力物体可能在①或③区域解析：物体做曲线运动时，受合外力方向总是指向曲线凹侧，由此知物体若是受引力作用，施力物体定在④区域，若受斥力作用，则施力物体定在②区域．若物体在③区域施加斥力，则曲线要向①区域弯曲；若在①区域施加斥力，则曲线将越过虚线进入③区域，故D选项错误．答案：AC32/60

33题型二船渡河运动分解[例2]

一条宽度为L河流，已知船在静水中速度为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，怎样渡河船漂下距离最短？33/60

34[分析]

(1)要使船渡河时间最短，则船必须在垂直河岸方向上速度最大，即船头直指对岸航行．(2)注意到v船>v水，则船合速度能够垂直河岸．渡河最小位移显然是河宽．(3)注意到v船<v水，则船合速度不论怎样都不会垂直河岸，总是被水冲向下游，这时可利用数形结合求极值．34/60

35[解析]

(1)如图7所表示，设船头斜向上游与河岸成任意角θ，这时船速在垂直于河岸方向速度分量为v1＝v船sinθ，渡河所需时间为t＝＝ 能够看出：L、v船一定时，t随sinθ增大而减小；当θ＝90°时，sinθ＝1(最大)．所以，船头与河岸垂直时渡河时间最短tmin＝.35/60

36(2)如图8所表示，渡河最小位移即河宽度．为了使渡河位移等于L，必须使船合速度v合方向与河岸垂直．这时船头应指向河上游，并与河岸成一定角度θ.依据三角函数关系有36/60

37图9(3)假如水流速度大于船在静水中航行速度，则不论船航向怎样，总是被水冲向下游．怎样才能使漂下距离最短呢？如图9所表示，设船头v船与河岸成一定角度θ.合速度v合与河岸成α角．能够看出：α角越大，船漂下距离x越短．那么，在什么条件下α角最大呢？以v水末端为圆心、v船大小为半径画圆，当v合与圆相切时，α角最大，依据cosθ＝，船头与河岸夹角应为θ＝arccos37/60

38

38/60

39题后反思：小船渡河问题是经典运动合成与分解问题，遵照平行四边形定则，对于小船渡河问题要注意以下几个问题．(1)小船在有一定流速水中过河时，实际上参加了两个方向分运动，即小船随水运动和小船相对于水运动(即在静水中船运动)．船实际运动是合运动．(2)若使小船过河时间最短，应使船头正对河岸行驶，此时过河时间t＝(d为河宽)．(3)当v船>v水时，船能垂直河岸渡河，最小过河路径为河宽，即smin＝d；当v船<v水时，船不能垂直河岸渡河，但仍有最小过河路径，smin＝d.39/60

40河水流速与离河岸关系如图10甲所表示，船在静水中速度与时间关系如图乙所表示．若要使船以最短时间渡河，则 (

)图1040/60

41A．船渡河最短时间是100sB．船在行驶过程中，船头一直与河岸垂直C．船在河水中航行轨迹是一条直线D．船在河水中最大速度是5m/s41/60

42答案：ABD42/60

43小船匀速横渡一条河流，当船头垂直对岸方向航行时，在出发后10min抵达对岸下游120m处；若船头保持与河岸成α角向上游航行，出发后12.5min抵达正对岸，求：(1)水流速度；(2)船在静水中速度；(3)河宽度；(4)船头与河岸间夹角α.43/60

44

图1144/60

45

45/60

46题型三绳子末端速度分解图12[例3]

如图12，在河岸上用绳拉船，为使船匀速靠岸，拉绳速度必须是 (

)A．加速拉 B．减速拉C．匀速拉 D．先加速，后减速46/60

47图13[解析]

船向前运动速度v可分解为绳拉动速度v1和垂直于绳方向速度v2，如图13所表示．所以v1＝v·cosα，v恒定，α不停增大时，cosα变小，所以拉绳速度应不停减小．[答案]

B47/60

48题后反思：物体运动速度为合速度v，v有两个作用效果：(1)使绳子长度发生改变；(2)保持绳子长度不变，使绳子发生转动．依据分运动独立性，以上两个运动效果分别由以下两个速度完成：沿绳方向速度和垂直绳子方向速度，故处理这类问题时需将真实速度沿绳和垂直绳方向进行分解，滑轮两边缘绳方向速度相等(因绳子总长度不改变)．48/60

49如图14所表示，重物M沿竖直杆下滑，并经过绳带动小车m沿斜面升高，当滑轮右侧绳与竖直方向夹角为θ时，知重物下滑速度为u.求：此时小车速度v是多少？图14

49/60

50图15答案：物体M下滑速度是合运动速度，且物体M和绳端点速度也是合速度u，其速度能够分解为沿绳子方向拉小车速度v1和垂直于绳子方向速度v2，如图15所表示．由图可知：v＝v1＝ucosθ.50/60

511．(·广东高考)船在静水中航速为v1，水流速度为v2.为使船行驶到河正对岸码头，则v1相对v2方向应为 (

)答案：C51/60

52图162．如图16所表示，在长约80cm～100cm、一端封闭玻璃管中注满清水，水中放一个用红蜡做成小圆柱体(小圆柱体恰能在水中匀速上浮)，将玻璃管开口端用胶塞塞紧，然后将玻璃管竖直倒置，在红蜡块匀速上浮同时使玻璃管紧贴黑板面水平向右匀加速移动，你正对黑板面将看到红蜡块相对于黑板面移动轨迹可能是下列图中(

)52/60

53解析：蜡块竖直向上匀速运动，同时向右匀加速运动，合加速度方向水平向右，故轨迹向右弯曲，答案为C.答案：C53/60

54图173．图17为一空间探测器示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3连线与空间一固定坐标系x轴平行，P2、P4连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动．开始时，探测器以恒定速率v0向正x方向平动．要使探测器改为向正x偏负y60°方向以原来速率v0平动，则可(

)54/60

55A．先开动P1适当初间，再开动P4适当初间B．先开动P3适当初间，再开动P2适当初间C．开动P4适当初间D．先开动P3适当初间，再开动P4适当初间解析：P1、P2、P3、P4都是喷气式发动机，是利用反冲作用使探测器得到速度．从图上看出，P1发动时，使探测器得到负x方向速度，P4工作时，使探测器得到负y方向速度……要使得探测器沿正x偏负y60°方向以原来速率v0平动，这时速度应是探测器沿正x方向速率vx与负y方向速率vy合成，合速度大小是v0，因而必须使正x方向速度减小到适量，使负y方向速度增加到适量，也就是开动P1适当初间，再开动P4适当初间，A选项正确．55/60

56此题考查主体是运动合成，但却放到空间探测器、喷