高考物理大一轮复习 第四章 第1讲 曲线运动 运动的合成与分解课件.ppt

曲线运动万有引力定律及其应用 第四章 第1讲曲线运动运动的合成与分解 一 曲线运动的条件和轨迹的判断1 曲线运动的特点 1 速度方向 质点在某一点 或某一时刻 的速度方向为沿曲线上这一点的 方向 2 运动性质 曲线运动的速度 时刻改变 因此曲线运动是 运动 必有 3 合外力一定不为零 必受到外力作用 切线 方向 变速 加速度 2 物体做曲线运动的条件 1 条件 物体所受合力 或加速度 的方向与它的速度方向 同一直线上 2 说明 当合外力为恒力时 加速度恒定 物体做匀变速曲线运动 当合外力变化时 做非匀变速曲线运动 变加速度的曲线运动 3 做曲线运动的物体所受合力方向与轨迹的关系做曲线运动的物体 所受的合力方向和加速度方向总是指向运动轨迹的 不在 凹侧 4 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小于90 时 物体运动的速率 2 当合力方向与速度方向的夹角等于90 时 物体运动的速率 3 当合力方向与速度方向的夹角大于90 时 物体运动的速率 增大 不变 减小 跟踪训练 1 单选 2015年惠州调研 做曲线运动的物体 在运动过程中一定变化的是 a 速率b 速度c 合外力d 加速度 答案 b 解析 做曲线运动的物体速度大小不一定变化 速度方向一定变化 选项a错误 b正确 合外力 加速度不一定变化 如平抛运动 选项c d错误 2 多选 下列关于曲线运动的说法正确的是 a 曲线运动是一种变速运动b 做曲线运动的物体所受合外力一定不为零c 做曲线运动的物体速度方向不断改变 加速度方向不断改变d 曲线运动不可能是一种匀变速运动 答案 ab 解析 曲线运动中速度的方向是时刻改变的 所以曲线运动是一种变速运动 曲线运动具有加速度 由f ma 知合外力不为零 所以选项a b正确 合外力变化 则是变加速运动 合外力不变 则是匀变速运动 故选项c d错误 二 运动的合成与分解1 合运动与分运动如果一个物体实际发生的运动产生的效果跟另外两个运动共同产生的效果相同 则这一物体实际发生的运动叫做这两个运动的合运动 这两个运动叫做这一实际运动的分运动 2 合运动与分运动之间的关系合运动与分运动之间有 分运动之间还有 等效性 等时性 独立性 3 运动的合成与分解 1 运动的合成是唯一的 而运动的分解是无限的 在实际问题中通常按 来进行分解 也可以采用 的方法 2 运动的合成与分解遵从 如图4 1 1 实际效果 正交分解 平行四边形定则 4 两个直线运动的合运动 1 两个匀速直线运动的合运动仍是 直线运动 2 一个匀速直线运动和一个匀变速运动的合运动仍是匀变速运动 两者共线时为匀变速 线运动 两者不共线时为匀变速 线运动 3 两个匀变速直线运动的合运动仍为匀变速运动 当合初速度与合加速度共线时为匀变速 线运动 当合初速度与合加速度不共线时为匀变速 线运动 匀速 直 曲 直 曲 跟踪训练 3 多选 有关运动的合成 下列说法正确的是 a 两个直线运动的合运动一定是直线运动b 两个不在同一直线上的匀速直线运动的合运动一定是直线运动c 两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动d 匀加速运动和匀速直线运动的合运动一定是直线运动 答案 bc 1 力与运动的关系如图4 1 2所示 设物体所受合外力为f 可将合力分解为沿切线方向分力ft和垂直于轨迹切线方向的分力fn 其中ft只改变速度的大小 fn只改变速度的方向 物体的运动形式取决于初速度v0和合外力f 有以下几种形式 物体做曲线运动的条件及轨迹分析 2 合运动的性质和轨迹两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动取决于它们的合速度和合加速度方向是否共线 常见的类型 1 a 0 匀速直线运动或静止 2 a恒定 匀变速运动 分为 v a同向 匀加速直线运动 v a反向 匀减速直线运动 v a互成角度 匀变速曲线运动 轨迹在v a之间 和速度v的方向相切 方向逐渐向a的方向接近 但不可能达到 3 a变化 变加速运动 3 合运动与分运动的关系 1 运动的独立性 一个物体同时参与两个 或多个 运动 其中的任何一个运动并不会受其他分运动的干扰 而保持其运动性质不变 这就是运动的独立性原理 虽然各分运动互不干扰 但是它们共同决定合运动的性质和轨迹 2 运动的等时性 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 3 运动的等效性 各分运动叠加起来与合运动有相同的效果 4 运动的同一性 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 不是几个不同物体发生的不同运动 单选 2015年银川模拟 在杂技表演中 猴子沿竖直杆向上做初速度为零 加速度为a的匀加速运动 同时人顶着直杆以速度v0水平匀速移动 经过时间t 猴子沿杆向上移动的高度为h 人顶杆沿水平地面移动的距离为x 如图4 1 3所示 关于猴子的运动情况 下列说法中正确的是 答案d一题一得要讨论物体的运动性质 应抓住初速度与合力两个关键因素 如两者不在同一条直线上 则物体做曲线运动 如合力为定值 则物体做匀变速运动 多选 如图4 1 4所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车a 小车下装有吊着物体b的吊钩 在小车a与物体b以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时 吊钩将物体b向上吊起 a b之间的距离以d h 2t2 式中h为吊臂离地面的高度 的规律变化 则物体b做 a 速度大小不变的曲线运动b 速度大小增大的曲线运动c 加速度大小 方向均不变的曲线运动d 加速度大小 方向均变化的曲线运动 答案 bc 解析 物体b参与两个运动 一个是水平方向的匀速直线运动 另一个是在竖直方向上的运动 由d h 2t2 可知a b之间的距离匀加速减小且加速度a 4m s2 因此物体b在竖直方向上做匀加速运动 两个运动的合成为匀加速曲线运动 小船渡河可以把小船的渡河运动分解为同时参与两个运动 一个是船相对于水 静水 的运动 此时船头的指向和船相对于水的方向相同 另一个是船随水漂流的运动 船的实际运动是这两个分运动的合运动 小船渡河问题 1 分析思路 3 过河路径最短 v2 v1时 合速度不可能垂直于河岸 无法垂直渡河 确定方法如下 如图4 1 5所示 以v2矢量末端为圆心 以v1矢量的大小为半径画弧 从v2矢量的始端向圆弧作切线 则合速度沿此切线方向时航程最短 在抗洪抢险中 战士驾驶冲锋舟救人 假设江岸是平直的 洪水沿江而下 水的流速为5m s 舟在静水中的航速为10m s 战士救人的地点离岸边最近点的距离为50m 问 1 战士要想通过最短的时间将人送上岸 则最短时间为多长 2 战士要想通过最短的航程将人送上岸 冲锋舟的驾驶员应将舟头与河岸成多少度开 3 如果水的流速是10m s 而舟的航速 静水中 为5m s 战士想通过最短的距离将人送上岸 求这个最短的距离 答案 1 5s 2 60 3 100m 多选 一快艇从岸边某一不确定的位置处到达河中离岸边100m远的一浮标处 已知快艇在静水中的速度图象和流水的速度图象分别如图4 1 7甲 乙所示 则 a 快艇的运动轨迹一定为曲线b 快艇的运动轨迹可能为直线 也可能为曲线c 能找到某一位置使快艇最快到达浮标处的时间为20sd 快艇最快到达浮标处经过的位移为100m 答案 ac 高中研究的轻绳认为不可伸长 轻杆认为不可伸长和压缩 即绳或杆的长度不会改变 所以解题原则是先确定合运动的方向 物体实际运动的方向 然后分析这个合运动所产生的实际效果 一方面使绳或杆有伸缩趋势 另一方面使绳或杆转动 以确定两个分速度方向 沿绳或杆方向的分速度和垂直于绳或杆方向的分速度 而沿绳或杆方向的分速度和与之相连的物体的速度大小相同 绳 杆 关联运动问题 单选 如图4 1 8所示 在水平地面上做匀速直线运动的小车 通过定滑轮用绳子吊起一个物体 若小车和被吊的物体在同一时刻的速度分别为v1和v2 绳子对物体的拉力为t 物体所受重力为g 则下列说法正确的是 a 物体做匀速运动且v1 v2b 物体做加速运动且v2 v1c 物体做加速运动且t gd 物体做匀速运动且t g 解析车实际发生的运动为水平向左的匀速直线运动 即为合运动 这样就可以把车速v1分解成沿绳方向的分速度v1x和垂直于绳方向的分速度v1y 如图4 1 9所示 则由图可以看出v2 v1x v1cos 则v2 v1 随着小车向前移动 将不