福建省高三物理一轮复习导与练 第4章第一课时 运动的合成与分解课件 鲁科版.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第4章第一课时运动的合成与分解 1 知道曲线运动的条件 能根据条件确定轨迹 2 理解运动的合成与分解是解决复杂运动的基本方法 掌握合运动与分运动的特点及其运算法则 3 能熟练应用运动的合成与分解处理 小船渡河 和 绳拉物体运动 两类典型问题 1 曲线运动 1 曲线运动特点 做曲线运动的物体在某点的速度方向 沿着曲线在该点的切线方向 因此速度方向时刻在改变 所以曲线运动一定是变速运动 但变速运动不一定是曲线运动 2 匀变速曲线运动和非匀变速曲线运动 加速度a恒定的曲线运动为匀变速曲线运动 加速度a变化的曲线运动为非匀变速曲线运动 3 物体做曲线运动和直线运动的条件 如果物体所受合外力的方向和速度方向不在同一直线上 即加速度方向和速度方向不在同一直线上 则物体做曲线运动 反之 则物体做直线运动 2 运动的合成与分解 1 合运动与分运动一个物体的实际运动往往参与几个运动 我们把这几个运动叫做实际运动的分运动 把这个实际运动叫做这几个分运动的合运动 2 运动的合成 已知分运动求合运动的过程 叫运动的合成 3 运动的分解 已知合运动求分运动的过程 叫运动的分解 4 运算法则 运动的合成与分解包括位移 速度和加速度的合成与分解 遵守平行四边形定则 运动的合成与分解实质上是描述运动的物理量 速度 位移 加速度 的合成与分解 运动的合成与分解互为逆运算 合运动和分运动具有等效性 其运算满足平行四边形定则 合速度不一定大于分速度 对应学生用书第46页 1 小钢球m以初速度v0在光滑水平面上运动 后受到磁极的侧向作用力而做曲线运动 从m点运动到n点 如图所示 过轨迹上m n两点的切线mm 和nn 将轨迹mn上方的空间划分为四个区域 由此可知 磁铁可能处在哪个区域 d a 区b 区c 或 区d 均不可能解析 曲线运动中 物体的运动轨迹偏向合力所指的方向 由题图可知 磁铁只能在轨迹mn下方的区域内 故答案只能选d 2 2011年江苏卷 如图所示 一块橡皮用细线悬挂于o点 用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动 运动中始终保持悬线竖直 则橡皮运动的速度 a a 大小和方向均不变b 大小不变 方向改变c 大小改变 方向不变d 大小和方向均改变解析 橡皮在水平方向向右匀速移动 在竖直方向也是匀速运动 合运动一定是匀速运动 故答案选a 3 2011年海淀区模拟 如图所示 直线ab和cd是彼此平行且笔直的河岸 若河水不流动 小船船头垂直河岸由a点匀速驶向对岸 小船的运动轨迹为直线p 若河水以稳定的速度沿平行河岸方向流动 且整个河流中水的流速处处相等 现仍保持小船船头垂直河岸由a点匀加速驶向对岸 则小船实际运动的轨迹可能是图中的 d a 直线pb 曲线qc 直线rd 曲线s解析 小船在流动的河水中行驶时 同时参与两个方向的分运动 一是沿水流方向的匀速直线运动 二是沿垂直于河岸方向的匀加速直线运动 沿垂直于河岸方向小船具有加速度 由牛顿第二定律可知 小船所受的合外力沿该方向 根据物体做曲线运动时轨迹与其所受合外力方向的关系可知 小船的硕 旒 湎蚝贤饬 较颍 使旒 赡苁乔 s 对曲线运动的理解1 曲线运动的条件从运动学的角度讲 物体的加速度方向与速度方向不在同一条直线上 从动力学的角度讲 物体的合外力的方向与速度方向不在同一条直线上 2 合外力方向与运动轨迹关系在曲线运动中 物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上 这个合外力不一定改变速度大小 在匀速圆周运动中 合外力方向与速度方向垂直 合外力不改变速度大小 但一定改变速度方向 如图所示 曲线ab是某物体运动的轨迹 物体在p点时的速度方向在曲线上该点的切线pq上 物体所受合外力方向一定在直线pq下边 即合外力应指向轨迹曲线的凹侧 因此做曲线运动物体的轨迹一定在合外力方向和速度方向之间 3 曲线运动类型分析 1 运动性质的分析 物体做曲线运动时 如合外力 或加速度 的大小和方向始终不变 则为匀变速曲线运动 物体做曲线运动时 如合外力 或加速度 是变化的 包括大小改变 方向改变或大小 方向同时改变 则为变加速曲线运动 2 合运动与分运动的特征 运动的合成与分解符合平行四边形定则 分运动共线时变成了代数相加减 矢量性 合运动与分运动具有时间上的对应关系 同时性 每个分运动都是独立的 不受其他运动的影响 独立性 合运动的性质是由分运动决定的 相关性 实际表现出来的运动是合运动 速度 时间 位移 加速度要一一对应 运动的分解要根据力的作用效果 或正交分解 例1 2010年上海模拟 狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶 如图为4个关于雪橇受到的牵引力f及摩擦力f的示意图 图中o为圆心 其中正确的是 思路点拨 解决此题关键抓住两点 1 合外力的方向要指向曲线的凹侧 轨迹在合外力与速度方向之间 2 摩擦力的方向要与相对运动方向相反 解析 物体做曲线运动时 其线速度方向沿曲线上某点的切线方向 该题中 雪橇沿圆周运动到某点时 速度沿该点圆周的切线方向 所受的摩擦力f方向一定与其线速度方向相反 由于雪橇做匀速圆周运动 所以它所受牵引力f和摩擦力f的合力一定指向圆心 由此推知只有图c满足条件 故正确选项为c 答案 c 本题易误选a项 误认为牵引力的方向与速度方向一致 正确解决此类问题的前提是理解物体做曲线运动的条件和滑动摩擦力的方向 根据力和物体运动状态的关系判断 针对训练11 一雨滴由静止开始下落一小段时间后 突然受一恒定水平风力的影响 但着地前一小段时间风突然停止 则其运动轨迹的情况是图中的 解析 开始下落一小段时间 雨滴有竖直向下的速度va 此时水平风力与重力合力为f f与va成一夹角 雨滴开始做匀变速曲线运动 假设风力水平向右 将出现如图 甲 所示的曲线ab段 若风力向左 将出现如图 乙 所示的曲线ac 以上两种情况在b点或c点风力突然停止 雨滴在重力作用下 不可能沿竖直方向下落 因此落到地面时合速度必与地面成一夹角 本题正确选项为c 答案 c 渡河问题中无论合速度方向如何 渡河时间都取决于垂直河岸的速度分量大小 与平行河岸的速度分量大小无关 沿河岸方向发生的位移 取决于沿河岸的速度和渡河所用时间 2 绳牵物体 或 物体牵绳 类模型分析 1 合运动方向 物体实际运动的方向就是合运动的方向 2 两个分运动的方向 绳子末端运动的效果有两个 一个是沿牵引方向的平动效果 改变速度的大小 二是垂直于牵引方向的转动效果 改变速度的方向 因此 此类问题中两分运动的方向分别为沿绳和垂直于绳的方向 解答绳 杆类问题时要注意 不可伸长的绳或杆尽管各点的速度不同 但各点速度沿绳或杆方向的投影相同 例2 10分 小船匀速渡过一条河流 当船头垂直对岸方向航行时 在出发后10min到达对岸下游120m处 若船头保持与河岸成 角向上游航行 出发后12 5min到达正对岸 求 1 水流的速度 2 船在静水中的速度 河的宽度 船头与河岸间的夹角 思路点拨 根据两次渡河的情景画出过河示意图 利用运动的独立性计算 针对训练21 如图所示 已知h 2m 小船以v 4m s的速度匀速向左运动 并拉动岸上的车 当船经图中的a点时 绳与水平方向的夹角为 60 当船经过图中b点时 绳子与水平方向的夹角 30 求该过程车的速度变化了多少 答案 车的速度增加1 46m s 考点一 曲线运动的理解 例1 基础题 关于曲线运动的性质 以下说法正确的是 a 曲线运动一定是变速运动b 曲线运动一定是变加速运动c 变速运动一定是曲线运动d 运动物体的速度大小 加速度大小都不变的运动一定是直线运动 解析 逐项分析如下 答案 a 考点二 运动合成与分解的应用 例2 能力题 一条宽度为l的河 水流速度为v水 已知船在静水中的航速为v船 那么 1 怎样渡河时间最短 最短时间是多少 2 若v水 v船 怎样渡河位移最小 最小位移是多少 考点三 运动分解的应用 例3 能力题 如图所示 轮船以恒定的水平速度v0沿水面向远离河岸方向运动 通过跨越滑轮的钢丝绳拉动岸上水平轨道上的重物 当钢丝绳与水平面夹角为 的瞬间 岸上重物移动的速度多大 解析 岸上重物的速度等于绳的速度 我们找到绳与轮船的连接点 此点的实际运动速度就是轮船的速度 是合速度 则沿绳的速度为分速度 作出速度的分解图如图所示 可知沿绳方向的分速度v v0cos 答案 v0cos 2010年上海物理卷 12 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风 若风速越大 则降落伞 d a 下落的时间越短b 下落的时间越长c 落地时速度越小d 落地时速度越大 本题考查了运动的独立性及合运动与分运动的关系 知道合运动与分运动满足平行四边形定则是解题的前提 测控导航 1 2011年北京市丰台区模拟 关于力和运动的关系 以下说法中正确的是 b a 物体受到外力作用 其运动状态一定改变b 物体受到不变的合外力的作用 其加速度一定不变c 物体做曲线运动 说明其受到合外力为变力d 物体做匀速圆周运动 其受到的合外力为不变的力解析 物体受到外力作用 若外力的合力为零 其运动状态也不会发生改变 故a错误 不变的合外力将使物体产生恒定的加速度 故b正确 物体所受的外力不论是恒力还是变力 只要外力与速度不在一条直线上 物体一定做曲线运动 故c错误 做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心 即合外力方向时刻变化 故d错误 2 如图所示 物体在恒力f作用下沿曲线从a运动到b 这时突然使它所受的力反向而大小不变 即将f变为 f 在此力的作用下 物体以后的运动情况 下列说法正确的是 c a 物体可能沿曲线ba运动b 物体可能沿曲线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到a解析 根据物体做曲线运动的条件及力的方向应指向曲线弯曲方向内侧 可知c正确 3 2010年10月1日下午18时59分57秒 中国探月二期工程先导星 嫦娥二号 在西昌点火升空 准确入轨 如图所示 嫦娥二号 探月卫星在由地球飞向月球时 沿曲线从m点向n点飞行的过程中 速度逐渐减小 在此过程中探月卫星所受合力的方向可能的是 c 4 2011年福州模拟 质量为m的物体受到一组共点恒力作用而处于平衡状态 当撤去某个恒力f1时 物体不可能做 d a 匀加速直线运动b 匀减速直线运动c 匀变速曲线运动d 变加速曲线运动解析 当撤去f1时 由平衡条件可知 物体此时所受合外力大小等于f1 方向与f1方向相反 若物体原来静止 物体一定做与f1相反方向的匀加速直线运动 若物体原来做匀速运动 若f1与初速度方向在同一条直线上 则物体可能做匀加速直线运动或匀减速直线运动 若f1与初速度方向不在同一直线上 则物体做曲线运动 且其加速度为恒定值 故物体做匀变速曲线运动 故只有d项是不可能的 5 拓展探究题 长江三峡是我国的一个重要旅游区 三峡索道的建成为三峡旅游区又增添了一道亮丽的风景线 一位游客在坐缆车过江时 缆车自左向右沿水平方向匀速运动 将一石子从手中轻轻释放 不计空气阻力 坐在缆车中的该游客看到石子下落的轨迹是图中的 a 解析 游客与石子在水平方向上的速度是一样的 所以以游客为参考系 石子做自由落体运动 故a正确 6 2010年陕西师大附中模拟 如图所示 物体a b经无摩擦的定滑轮用细线连在一起 a物体受水平向右的力f的作用 此时b匀速下降 a水平向左运动 可知 b a 物体a做匀速运动b a做加速运动c 物体a所受摩擦力逐渐增大d 物体a所受摩擦力不变 解析 先根据运动的分解将物体a的水平速度分解为沿绳子伸长方向的分速度v1和垂直于绳子方向使绳子发生转动的分速度v2 如图所示 v1就是拉动绳子的速度 它等于b物体下降的速度 b物体匀速下降 故绳的拉力t等于b的重力 b物体匀速下降的过程中 逐渐变大 由图得v1 vcos 即a加速向左 选项b正确 a错误 由a的受力及牛顿第二定律知 在竖直方向上 tsin n mag 0 即支持力n mag tsin 所以 逐渐变大的过程中 支持力减小 物体a所受摩擦力f n逐渐减小 选项c d错误 7 2010年广东河源模拟 河水的流速随离河岸的距离的变化关系如图 甲 所示 船在静水中的速度与时间的关系如图 乙 所示 若要使船以最短时间渡河 则 b a 渡河的最短时间为60sb 船在行驶过程中 船头始终与河岸垂直c 船在河水中航行的轨迹是一条直线d 船在河水中最大速度是7m s 9 玻璃生产线上 宽l