高考物理一轮复习 4.1曲线运动、运动的合成与分解课件.ppt

第四章曲线运动万有引力与航天 1 与旧考纲相比 新考纲增加了 经典时空观和相对论时空观 属 级要求 新考纲取消了 不要求会推导向心加速度的公式a 的说明 对环绕速度的要求 已由过去的 级要求上升为 级要求 2 由于抛体运动 匀速圆周运动 万有引力定律及其应用等内容是 级要求 因此 类平抛问题 转盘问题 竖直平面内的圆周运动 限于最高点和最低点 问题 行星 或卫星 运动问题均属于考纲要求范围 从考纲中可以看出 本章绝大多数知识点是 级要求 在高考试题中 这些知识点既会独立出现 也会与其他知识点综合出现 更多的是与其他知识点综合出现 以最近几年全国高考理综物理试题为例 与本章相关的试题具有如下特点 1 它可以与其他章节知识相结合来进行考查 特别是与牛顿第二定律 能量转化和守恒 电场和磁场相结合来考查 也可以是单独命题进行考查 2 它可以以选择题的形式出现 也可以是实验题和计算题 04 12年的全国理综物理试卷中 每年都有以曲线运动 万有引力为主要考查对象的选择题出现 基本上属于中 低等难度 至于与类平抛运动和匀速圆周运动有关的带电粒子在电场和磁场中运动的问题 则几乎在每年的高考中必有一道难度较大的计算题出现 06年除外 从最近几年的全国高考理综物理试题来看 涉及到本章的主要内容有 运动的合成 平抛运动规律及其应用 万有引力定律及其应用 匀速圆周运动与万有引力定律相结合得出的规律及其应用 这部分内容2011年高考命题不少 如 2011全国卷 第19题 2011全国理综新课标19题 2011天津第8题 2011浙江第19题 2011广东第20题 2011山东第17题 2011江苏第7题 2011北京第15题 2011重庆第21题 2011海南第12题 2011安徽第22题 2012年全国新课标卷第15题 第21题 浙江卷第15题 第18题 四川卷第15题 第22题 福建卷第15题 第20题 全国大纲卷第25题 第26题 北京卷第22题 安徽卷第14题等等 几乎成了必考题 很明显是高考中的热点 在2014年的高考中 本章将会涉及到的重点内容是 运动的合成与分解原理的应用 曲线运动的速度方向与合力 加速度 方向的关系 圆周运动的线速度与角速度的关系 周期与角速度的关系 向心力 向心加速度的理解及计算 万有引力定律在天体 包括人造天体 运动中的应用 第1节曲线运动运动的合成与分解 1 曲线运动的特点 1 速度的方向 运动质点在某一点的瞬时速度的方向就是通过曲线的这一点的方向 2 质点在曲线运动中速度的方向时刻改变 所以曲线运动一定是运动 2 物体做曲线运动的条件 1 从运动学角度说 物体的加速度方向跟速度方向不在上 切线 变速 同一条直线 一 曲线运动 2 从动力学角度来说 物体所受合外力的方向跟物体的速度方向不在上 3 曲线运动的轨迹 做曲线运动的物体 其轨迹向合外力所指的方向弯曲 二 运动的合成与分解1 基本概念 1 运动的合成 已知求合运动 2 运动的分解 已知求分运动 同一条直线 分运动 合运动 2 分解原则 根据运动的分解 也可采用 3 遵循的规律位移 速度 加速度都是矢量 故它们的合成与分解都遵循 4 合运动与分运动的关系 1 等时性 合运动和分运动经历的 即同时开始 同时进行 同时停止 2 独立性 一个物体同时参与几个分运动 各分运动 不受其它分运动的影响 3 等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有的效果 实际效果 正交分解法 平行四边形定则 时间相等 独立进行 完全相同 特别提醒 合运动一定是物体参与的实际运动 5 两个直线运动的合运动性质的判断 1 两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动 2 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 3 两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是初速度为零的匀加速直线运动 4 两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动 若合初速度与合加速度在同一直线上 则合运动为匀变速直线运动 如图 甲 所示 不共线时为匀变速曲线运动 如图 乙 所示 例1如图所示 神舟九号 的返回舱进入大气层沿曲线从m点运动到n点的过程中 速度逐渐减小 在此过程中 神舟九号 的返回舱所受合力的方向可能是 思路点拨 曲线运动轨迹的弯曲方向由物体所受的合外力方向决定 题型一 对曲线运动特点的考查 解析 物体做曲线运动时 所受合力的方向一定指向运动轨迹曲线的内侧 故选项a d错误 由于物体速度逐渐减小 所以合力方向与速度方向的夹角大于90 故选项c正确 b错误 答案 c 方法与知识感悟 解决该类问题关键是弄清曲线运动的合力 轨迹 速度之间的关系1 轨迹特点 轨迹在速度方向和合力方向之间 且向合力方向一侧弯曲 2 合力的效果 合力沿切线方向的分力改变速度的大小 沿径向的分力改变速度的方向 有如图所示的两种情况 例2一条宽为l的河 水流速度为v1 船在静水中的速度为v2 那么 1 怎样渡河时间最短 最短时间是多少 2 若v1v2 怎样渡河船漂下的距离最短 最短距离为多大 思路点拨 渡河时间取决于垂直河岸方向的速度 渡河位移取决于实际运动 合运动 方向 题型二 小船渡河问题 题型三 绳 杆 连接物运动问题 例3如图所示 物块a通过光滑的定滑轮用细绳与圆环b相连 a位于光滑的水平桌面上 b套在光滑的竖直杆上 当细绳与水平方向的夹角为 时 a的速度为v 此时b的速度为 方法与知识感悟 正确地解决绳 杆 连接物速度问题必须抓住以下三个关键 1 确定合速度 它应是与绳 杆 端点相连接的物体的实际速度 2 确定分速度的方向 一个分速度是沿绳 杆 的方向 另一个分速度是垂直于绳 杆 的方向 3 绳子 杆 的长度不变 故连结在绳的两端点的物体沿绳 杆 方向的分速度大小相等 1 在如图所示的平面直角坐标系oxy中 一质点从o点出发开始运动 将运动分解为x方向和y方向的直线运动 在同一坐标系中作出这两个分运动的速度图线分别为直线a和直线b 图中a与t轴平行 b过原点 下列说法中正确的是 a 质点做匀加速直线运动b 质点做匀加速曲线运动c t1时刻的速度方向与初速度方向夹角为30 d 2t1时刻的动能是初动能的5倍 bd 解析 由速度图象可知 质点做类平抛运动 t1时刻的速度方向与初速度方向夹角为45 2t1时刻的速度为v 所以2t1时刻的动能是初动能的5倍 2 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 a 船渡河的最短时间是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 船在河水中的最大速度是5m s bd 3 如图所示 当放在墙角的均匀直杆a端靠在竖直墙上 b端放在水平地面上 当滑到图示位置时 b点速度为v 则a点速度是 为已知量 vcot 解析 a点速度沿墙竖直向下va 根据杆的两端沿杆方向的的方向速度相等 vacos 90 vcos va vcot 1 一质点在某段时间内做曲线运动 则在这段时间内 a 速度一定不断改变 加速度也一定不断改变b 速度一定不断改变 加速度可以不变c 速度可以不变 加速度一定不断改变d 速度可以不变 加速度也可以不变 解析 做曲线运动的物体速度方向不断改变 加速度一定不为零 但加速度可能改变也可能不变 所以做曲线运动的物体可以是匀变速运动也可以是变加速运动 b 巩固基础 2 如图所示 在灭火抢险的过程中 消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业 为了节省救援时间 人沿梯子匀加速向上运动的同时消防车匀速后退 则关于消防队员的运动 下列说法中正确的是 a 消防队员做匀加速直线运动b 消防队员做匀变速曲线运动c 消防队员做变加速曲线运动d 消防队员水平方向的速度保持不变 b 3 一物体在水平面上运动 其运动规律为 x 1 5t2 6t y 2t2 9t xoy为直角坐标系 则下列说法正确的是 a 物体在x方向上的分运动是匀加速直线运动b 物体在y方向上的分运动是匀减速直线运动c 物体运动的轨迹是一条曲线d 物体运动的轨迹是直线 ac c 解析 人沿河岸水平向右的速度 也就是绳子末端的运动速度 为合速度 按其运动效果可分解为垂直绳方向的分速度v1和沿绳方向的分速度v2如图所示 其中v2就是拉动绳子的速度 它等于船行进的速度v船 由图得v船 v2 vcos 故选c正确 5 如图所示 在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下 当小车匀速向右运动时 物体a的受力情况是 a 绳的拉力大于a的重力b 绳的拉力等于a的重力c 绳的拉力小于a的重力d 拉力先大于重力 后小于重力 a 提升能力 解析 车水平向右的速度 也就是绳子末端的运动速度 为合速度 它的两个分速度v1 v2如图所示 其中v2就是拉动绳子的速度 它等于a上升的速度 由图得v1 vsin v2 vcos 小车匀速向右运动过程中 逐渐变小 可知v2逐渐变大 故a做加速运动 由a的受力及牛顿第二定律可知绳的拉力大于a的重力 故选a正确 bc 解析 细线上的质点参与两个分运动 沿斜面以v匀速运动 竖直向上以v匀速运动 橡皮的运动与线上的质点的运动相同 作出矢量图如右 由几何知识可知 b c均对 7 如图所示 甲 乙两同学从河中o点出发 分别沿直线游到a点和b点后 立即沿原路线返回到o点 oa ob分别与水流方向平行和垂直 且oa ob 若水流速度不变 两人在静水中游速相等 则他们所用时间t甲 t乙的大小关系为 a t甲 t乙b t甲 t乙c t甲 t乙d 无法确定 c 8 一物体在光滑的水平桌面上运动 在相互垂直的x方向和y方向上的分运动的速度随时间变化的规律如图所示 关于物体的运动 下列说法中正确的是 a 物体做匀变速曲线运动b 物体做变加速直线运动c 物体运动的初速度大小是5m sd 物体运动的加速度大小是5m s2 ac 9 如图所示 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点开出的最小速度为 a 2m sb 2 4m sc 3m sd 3 5m s b 解析 由于船沿直线ab运动 因此船的合速度v合沿ab方向 根据平行