高考物理大一轮复习 4.1曲线运动运动的合成与分解课件 新人教版.ppt

第四章曲线运动万有引力与航天 高三物理一轮复习 考点一合运动的性质和轨迹 考点二运动的合成与分解及其应用 考点三小船渡河问题 考点 第四章曲线运动万有引力与航天 高三物理一轮复习 第1节曲线运动运动的合成与分解 1 曲线运动性质与特点的理解 下面说法中正确的是 a 做曲线运动的物体速度方向必定变化b 速度变化的运动必定是曲线运动c 加速度恒定的运动不可能是曲线运动d 加速度变化的运动必定是曲线运动 做曲线运动的物体速度大小不一定变化 但速度方向必定变化 a正确 速度变化的运动可能是速度大小在变 方向不变 物体做直线运动 b错误 加速度恒定的运动可能是匀变速直线运动 也可能是匀变速曲线运动 c错误 加速度变化的运动可能是变加速直线运动 也可能是变加速曲线运动 d错误 解析 答案 基础自测 a 2 对合运动与分运动关系的理解 关于运动的合成 下列说法中正确的是 a 合运动的速度一定比每一个分运动的速度大b 两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等c 只要两个分运动是直线运动 合运动就一定是直线运动d 两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 合运动与分运动具有等时性 其运算规律满足平行四边形定则 合运动是平行四边形的对角线 分运动是邻边 故b正确 a错误 运动的轨迹是直线还是曲线取决于合外力方向与初速度方向的关系 当其共线时 轨迹为直线 不共线轨迹为曲线 故选项c d错误 基础自测 解析 答案 b 3 合运动与分运动关系的应用 2013 高考上海卷 多选 如图所示 为在平静海面上 两艘拖船a b拖着驳船c运动的示意图 a b的速度分别沿着缆绳ca cb方向 a b c不在一条直线上 由于缆绳不可伸长 因此c的速度在ca cb方向的投影分别与a b的速度相等 由此可知c的 a 速度大小可以介于a b的速度大小之间b 速度大小一定不小于a b的速度大小c 速度方向可能在ca和cb的夹角范围外d 速度方向一定在ca和cb的夹角范围内 c的速度在ca cb方向的投影分别与a b的速度相等 c的速度大小一定不小于a b的速度大小 a错误 b正确 c的速度方向一定在ca和cb的夹角范围内 c错误 d正确 基础自测 解析 答案 图片显 隐 bd 4 运动合成与分解的应用 2015 长沙模拟 如右图所示 船从a处开出后沿直线ab到达对岸 若ab与河岸成37 角 水流速度为4m s 则船从a点开出的最小速度 a 2m sb 2 4m sc 3m sd 3 5m s 如图所示 当v船 v合时 v船最小 v船 v水sin37 2 4m s 基础自测 解析 答案 b 一 曲线运动1 运动特点 1 速度方向 质点在某点的速度 沿曲线上该点的 方向 2 运动性质 做曲线运动的物体 速度的 时刻改变 所以曲线运动一定是 运动 即必然具有 2 曲线运动的条件 1 从动力学角度看 物体所受 的方向跟它的速度方向不在同一条直线上 2 从运动学角度看 物体的 方向跟它的速度方向不在同一条直线上 教材梳理 切线 方向 变速 加速度 合力 加速度 二 运动的合成与分解1 基本概念2 分解原则根据运动的 分解 也可采用 3 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 教材梳理 实际效果 正交分解 平行 四边形定则 4 合运动和分运动的关系 1 等时性 合运动与分运动经历的时间 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 教材梳理 相等 1 合力方向与轨迹的关系无力不拐弯 拐弯必有力 曲线运动轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间 而且向合力的方向弯曲 或者说合力的方向总是指向曲线的凹侧 2 合运动性质和轨迹的判断 1 判断方法 若加速度与初速度的方向在同一直线上 则为直线运动 否则为曲线运动 加速度恒定则为匀变速 加速度不恒定 则为非匀变速 2 几种常见的情况 两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动 考点一合运动的性质和轨迹 考点阐释 一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动 当二者共线时为匀变速直线运动 不共线时为匀变速曲线运动 考点阐释 考点一合运动的性质和轨迹 1 2014 高考四川卷 小文同学在探究物体做曲线运动的条件时 将一条形磁铁放在桌面的不同位置 让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动 得到不同轨迹 图中a b c d为其中四条运动轨迹 磁铁放在位置a时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 磁铁放在位置b时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 实验表明 当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 选填 在 或 不在 同一直线上时 物体做曲线运动 力改变运动状态 当力与速度共线时物体做直线运动 不共线时物体做曲线运动 物体做曲线运动总是由初速度方向弯向合外力方向 且只能无限接近合外力方向 题组设计 解析 答案 图片显 隐 bc不在 考点一合运动的性质和轨迹 2 多选 关于物体所受合外力的方向 下列说法正确的是 a 物体做速率逐渐增大的直线运动时 其所受合外力的方向一定与速度方向相同b 物体做变速率曲线运动时 其所受合外力的方向一定改变c 物体做变速率圆周运动时 其所受外力的方向一定指向圆心d 物体做匀速率曲线运动时 其所受合外力的方向总是与速度方向垂直 题组设计 解析 答案 物体做速率逐渐增大的直线运动时 加速度与物体速度同向 又因为合外力与加速度同向 故a正确 物体做变速率曲线运动时 所受合外力的方向不一定改变 如平抛运动 b错误 物体做变速率圆周运动时 所受合外力沿半径方向的分力提供向心力 合外力垂直半径方向的分力改变物体的速率 所受合外力一定不与速度方向垂直 c错误 物体做匀速率曲线运动时 合外力提供物体做圆周运动所需要的向心力 合外力总与速度方向垂直 d正确 ad 考点一合运动的性质和轨迹 判断做曲线运动的物体的速率变化情况 1 当合力方向与速度方向的夹角为锐角时 物体的速率增大 2 当合力方向与速度方向的夹角为钝角时 物体的速率减小 3 当合力方向与速度方向垂直时 物体的速率不变 规律总结 考点一合运动的性质和轨迹 1 合运动和分运动的关系 1 等时性 各个分运动与合运动总是同时开始 同时结束 经历时间相等 不同时的运动不能合成 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 互不影响 3 等效性 各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果 4 同一性 各分运动与合运动是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动 不能是几个不同物体发生的不同运动 考点二运动的合成与分解及其应用 考点阐释 2 运动的合成与分解的运算法则 运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移 速度 加速度的合成与分解 由于它们均是矢量 故合成与分解都遵守平行四边形定则 考点阐释 考点二运动的合成与分解及其应用 题组一合运动分运动关系的理解1 2015 吉林重点中学模拟 多选 跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目 当运动员从直升机上由静止跳下后 在下落过程中将会受到水平风力的影响 下列说法中正确的是 a 风力越大 运动员下落时间越长 运动员可完成更多的动作b 风力越大 运动员着地速度越大 有可能对运动员造成伤害c 运动员下落时间与风力无关d 运动员着地速度与风力无关 水平风力不会影响竖直方向的运动 所以运动员下落时间与风力无关 a错误 c正确 运动员落地时竖直方向的速度是确定的 水平风力越大 落地时水平分速度越大 运动员着地时的合速度越大 有可能对运动员造成伤害 b正确 d错误 题组设计 解析 答案 bc 考点二运动的合成与分解及其应用 题组二合成与分解方法的应用2 2015 石家庄质量检测 宽9m的成型玻璃以2m s的速度连续不断地向前进行 在切割工序处 金刚割刀的速度为10m s 为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形 则 1 金刚割刀的轨道应如何控制 2 切割一次的时间多长 3 所生产的玻璃板的规格是怎样的 1 由题目条件知 割刀运动的速度是实际的速度 所以为合速度 其分速度的效果恰好相对玻璃垂直切割 题组设计 解析 考点二运动的合成与分解及其应用 题组设计 解析 考点二运动的合成与分解及其应用 题组设计 解析 答案 考点二运动的合成与分解及其应用 1 小船渡河问题的速度 1 船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动 2 三种速度 v1 船在静水中的速度 v2 水流速度 v 船的实际速度 2 小船渡河的三种情景 考点三小船渡河问题 考点阐释 考点阐释 考点二运动的合成与分解及其应用 1 2014 高考四川卷 有一条两岸平直 河水均匀流动 流速恒为v的大河 小明驾着小船渡河 去程时船头指向始终与河岸垂直 回程时行驶路线与河岸垂直 去程与回程所用时间的比值为k 船在静水中的速度大小相同 则小船在静水中的速度大小为 题组设计 解析 答案 b 考点二运动的合成与分解及其应用 2 一小船渡河 河宽d 180m 水流速度v1 2 5m s 1 若船在静水中的速度为v2 5m s 求 欲使船在最短的时间内渡河 船头应朝什么方向 用多长时间 位移是多少 欲使船渡河的航程最短 船头应朝什么方向 用多长时间 位移是多少 将船实际的速度 合速度 分解为垂直河岸方向和平行河岸方向的两个分速度 垂直分速度影响渡河的时间 而平行分速度只影响船在平行河岸方向的位移 1 若v2 5m s 欲使船在最短时间内渡河 船头应朝垂直河岸方向 当船头垂直河 题组设计 解析 考点二运动的合成与分解及其应用 2 若船在静水中的速度v2 1 5m s 要使船渡河的航程最短 船头应朝什么方向 用多长时间 位移是多少 岸时 如图甲所示 合速度为倾斜方向 垂直分速度为v2 5m s 欲使船渡河航程最短 合速度应沿垂直河岸方向 船头应朝图乙中的v2方向 题组设计 解析 题组设计 解析 考点二运动的合成与分解及其应用 题组设计 解析 答案 考点二运动的合成与分解及其应用 求解小船渡河问题的方法求解小船渡河问题有两类 一是求最短渡河时间 二是求最短渡河位移 无论哪类都必须明确以下四点 1 解决这类问题的关键是 正确区分分运动和合运动 在船的航行方向也就是船头指向方向的运动 是分运动 船的运动也就是船的实际运动 是合运动 一般情况下与船头指向不共线 2 运动分解的基本方法 按实际效果分解 一般用平行四边形定则沿水流方向和船头指向分解 3 渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关 与水流速度无关 4 求最短渡河位移时 根据船速v船与水流速度v水的大小情况用三角形定则求极限的方法处理 规律总结 考点二运动的合成与分解及其应用 1 合运动的性质判断 名师 微点拨 2 三情景 两方案 解决小船渡河问题 关联 速度问题 绳 杆 端速度分解模型 模型概述 关联 速度有以下特点 沿杆 或绳 方向的速度分量大小相等 也称 速度投影定理 即依靠杆 或绳 连接的两物体 或质点 尽管各点速度不同 但各点的速度沿杆 或绳 方向的投影相同 思路方法 思维建模 解题原则 把物体的实际速度分解为垂直于绳 杆 和平行于绳 杆 两个分量 根据沿绳 杆 方向的分速度大小相等求解 常见的模型如图所示 思维建模 思维建模 典例 2015 大同模拟 如图1所示 开始时a b间的细绳呈水平状态 现由计算机控制物体a的运动 使其恰好以速度v