天之骄子高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天第1节曲线运动、运动的合成与分解课件新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修二 第四章曲线运动万有引力与航天 第一节曲线运动运动的合成与分解 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 物理模型构建 基础知识整合 探究合外力和物体运动轨迹弯曲的关系 即合外力和速度方向变化趋势的关系 1 根据如图所示物体沿ABC弧线轨迹做曲线运动 物体受到的合外力方向向外侧呢 还是向里侧 请在上图画出合外力的方向示意图 2 根据 1 画出物体沿BCD曲线运动时 合外力的大致方向 并标出B C两点速度的方向 3 试着总结一下合外力与物体轨迹弯曲的关系 思路引导 1 物体做曲线运动的条件是什么 2 轨迹的切线方向与某点的速度方向的关系 3 合外力的方向与轨迹的弯曲方向具有什么关系 解析 本题属于曲线运动中受力与轨迹弯曲关系的考查 明确曲线运动中的 三个方向 一是轨迹弯曲方向 二是轨迹的切线方向 三是合外力的方向 1 物体沿ABC弧线轨迹做曲线运动 物体受到的合外力指向轨迹的内侧 如图所示 2 物体做曲线运动 轨迹的切线方向即是速度方向 如图所示 3 曲线运动中 轨迹向合外力一侧弯曲 即合力指向轨迹曲线的内侧 曲线运动1 曲线运动的特点在曲线运动中 运动质点通过曲线上某一点的 方向就是在该点的 方向 质点在曲线运动中速度的方向时刻在变化 曲线运动一定是 运动 运动不一定是曲线运动 知识点1 切线 瞬时速度 变速 变速 2 做曲线运动的条件运动学分析曲线运动中 物体运动的 方向与速度方向不在一条直线上 动力学分析物体做曲线运动 所受的 方向与物体运动的速度方向不在一条直线上 3 曲线运动的分类 1 匀变速曲线运动物体所受的合外力方向与初速度方向不在一条直线上 且合外力 2 非匀变速曲线运动物体所受的合外力方向与初速度方向不在一条直线上 且合外力是 加速度 合外力 恒定不变 变力 运动的合成与分解1 分运动和合运动一个物体同时参与几个运动 参与的这几个运动都是分运动 物体的 是合运动 2 运动的合成与分解已知物体的分运动求合运动叫做运动的合成 已知物体的合运动求分运动叫做运动的分解 3 遵循的规律位移 速度 加速度均是矢量 矢量的合成与分解遵循 知识点2 实际运动 平行四边形定则 特别提醒 1 必须明确曲线运动的实际运动效果 正确的把合运动向两个方向分解 这是处理曲线运动问题的出发点 2 运动的合成与分解过程中 注意分运动与合运动之间的联系 比如 合运动与分运动之间具有等时性 这是解决曲线运动问题的突破口 热门考点研析 1 运动性质的判断 1 曲线运动和直线运动的判断合力方向与速度方向始终共线 直线运动 合力方向与速度方向存在一定的夹角 曲线运动 2 匀变速运动和非匀变速运动的判断合力恒定 匀变速运动 合力不恒定 非匀变速运动 合运动的性质与轨迹 考点1 3 加速运动和减速运动的判断 当合力方向与速度方向的夹角为钝角 包括夹角为180 时 物体的速率逐渐减小 如图1所示 当合力方向与速度方向的夹角为锐角 包括夹角为0 时 物体的速率逐渐增大 如图2所示 当合力方向与速度方向的夹角为直角时 物体的速率保持不变 如图3所示 2 运动轨迹和合力的关系物体做曲线运动 速度方向与轨迹相切 合力一定指向轨迹的内侧 即轨迹一定夹在合力方向与速度方向之间 2015年安徽高考 如图所示是 粒子 氦原子核 被重金属原子核散射的运动轨迹 M N P Q是轨迹上的四点 在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动 图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是 A M点B N点C P点D Q点 例1 思路引导 1 粒子与重金属原子核之间存在哪种作用力 2 曲线运动中受力方向与轨迹弯曲方向具有何种关系 解析 粒子与重金属原子核之间存在相互作用的库仑斥力 根据物体做曲线运动的规律可知 粒子受到的库仑斥力指向轨迹弯曲的内侧 故M N P Q四点中 只有P点标出的方向是正确的 C选项正确 答案 C 总结提升 1 判断物体是做曲线运动还是做直线运动 关键要看a和v的方向 两者方向在同一直线上则做直线运动 有夹角则做曲线运动 2 分析曲线轨迹时应注意三点 凹向 弯曲程度与轨迹位置 3 曲线上某点处合外力的方向在曲线上该点的切线的哪一侧 曲线就向哪一侧弯曲 曲线上某点的加速度越大 速度越小 则曲线轨迹弯曲越厉害 曲线轨迹必定夹在a v方向之间 一质点在xOy平面内运动的轨迹如图所示 下列判断正确的是 A 质点沿x方向可能做匀速运动B 质点沿x方向可能做加速运动 针对训练1 C 若质点沿y方向始终匀速运动 则x方向可能先加速后减速D 若质点沿y方向始终匀速运动 则x方向可能先减速后反向加速解析 物体做曲线运动 合外力大致指向轨迹弯曲的一侧 则加速度大致指向轨迹弯曲的一侧 由图可知 加速度方向指向弧内 不能沿y轴方向 所以x轴方向不能匀速 故A选项错误 物体在x方向先沿正方向运动 后沿负方向运动 最终在x轴方向上的位移为零 所以x方向不能一直加速运动 也不能先加速后减速 只能x方向可能先减速后反向加速 故B C选项错误 D选项正确 答案 D 1 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物理量 位移 速度 加速度的合成与分解 他们均属于矢量 遵循平行四边形定则 1 两分运动在同一直线上时 同向相加 反向相减 2 两分运动不在一直线上时 按照平行四边形定则进行合成 如图所示 3 两分运动垂直或正交分解后的合成 运动的合成与分解 考点2 2 两个直线运动的合运动性质的判断 1 判断方法根据合加速度方向与合初速度方向判断合运动是直线运动还是曲线运动 2 两个直线运动合运动的分类 如图所示 在光滑水平面内建立直角坐标系xOy 一质点在该平面内O点受大小为F的力作用从静止开始做匀加速直线运动 经过t时间质点运动到A点 A O两点距离为l 在A点作用力突然变为沿y轴正方向 大小仍为F 再经t时间质点运动到B点 在B点作用力又变为大小等于4F 方向始终与速度方向垂直且在该平面内的变力 再经一段时间后质点运动到C点 此时速度方向沿x轴负方向 F未知 求 1 质点到达B点的速度大小及方向 2 C点到x轴的距离 例2 思路引导 1 根据题意 分析质点参与了哪些运动 画出轨迹图 2 质点在BC段做何种运动 根据几何关系求解C点距x轴的距离 2 画出质点运动的轨迹图如下 总结提升 合运动与分运动的关系1 等时性合运动和分运动经历的时间相等 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 各分运动独立进行 不受其他运动的影响 3等效性各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有相同的效果 2015年广东高考 如图所示 帆板在海面上以速度v朝正西方向运动 帆船以速度v朝正北方向航行 以帆板为参照物 A 帆船朝正东方向航行 速度大小为vB 帆船朝正西方向航行 速度大小为v 针对训练2 答案 D 方法技巧归纳 利用 关联速度 解决运动合成与分解问题高考试题中经常出现两个物体借助绳 杆相连接的问题 绳 杆两端的速度通常是不一样的 但是具有一定的关系 即沿绳 杆方向上的速度大小相等 1 分析方法 1 根据运动的实际效果来分解绳或杆末端的速度 2 投影定理不可伸长的绳或杆 各点速度不同 但各点速度沿绳或杆方向的投影速度相同 2 具体实例甲图中 v v物cos 乙图中 vAcos vBcos 丙图中 v物cos v物 cos 丁图中 vAcos vB 如图所示 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沿竖直杆匀速下滑 经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动 则下列v t图象中 最接近物体B的运动情况的是 例3 思路引导 1 物体A和B的运动具有何种关系 2 如何用速度 时间图象表示物体B的运动情况 解析 分析物体A的运动情况 如图所示 根据投影定理可知 物体A B沿绳子方向的速度大小相等 即vB v1 vsin 当t 0时刻 0 此时物体B速度vB 0 C选项错误 根据数学函数关系可知 正弦函数图象为A图所示 A选项符合题意 答案 A 如图所示为某联动控制装置 其工作的原理是通过半圆柱体的左右运动来控制杆AB的上下运动 现已知光滑半圆柱体 O为圆心 只能在水平面上左右以速度v匀速运动 AB杆如图只能在竖直方向上运动 某一时刻杆与半圆柱的相对位置如图 且发现此时AB杆上升的速度恰好也为v 则下列说法中正确的是 针对训练3 A 杆的端点A相对圆柱中心O做的是直线运动B 图示位置半圆柱正向左运动C 图示位置杆向上做的是加速运动解析 竖直杆的实际运动为合运动 杆与半圆柱体接触点的运动以及半圆柱的运动为分运动 如图所示 答案 D 物理模型构建 小船过河模型小船过河问题是运动的合成与分解的典型模型 在近几年高考试卷中经常出现求解最短时间或最短航程的问题 小船的实际运动可以看作是随水漂流的运动 水流的速度 和船在静水中的运动的合运动 1 最短过河时间船头正对河对岸时 过河时间最短 如图所示 2 最短过河位移 1 当v船 v水时 过河的最短位移是河宽d 如图所示 2 当v船 v水时 过河的最短位移如图所示 3 分析小船过河问题的思路实际考题不一定涉及上述几个知识点 无论试题如何变化 关于运动合成与分解问题 我们只要利用正交分解或平行四边形定则 三角形定则 分析即可求解 如图所示 一艘轮船正在以v 4m s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河 河中各处水流速度都相同 其大小为v1 3m s 行驶中 轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同 某时刻发动机突然熄火 轮船牵引力随之消失 轮船相对于水的速度逐渐减小 但船头方向始终未发生变化 求 1 发动机未熄火时 轮船相对于静水行驶的速度v2大小 2 发动机熄火后 轮船相对于河岸速度的最小值 例4 思路引导 1 轮船实际行驶的速度与水流速度 轮船相对于静水的速度具有何种关系 2 轮船相对于水的速度方向不变 何时相对于河岸的速度最小 解析 1 轮船的实际运动是合运动 参与了两个方面的运动 一是轮船相对于静水行驶的速度v2 二是水流的速度v1 如图所示 2 熄火后在阻力作用下 v2逐渐减小 但其方向不变 当v2减小到与合运动v的方向垂直时 轮船的合速度最小 根据几何关系得 vmin v1cos 2 4m s 答案 1 5m s 2 2 4m s 如图所示 甲 乙两运动员从水速恒定的河两岸A B处同时下水游泳 A在B的下游位置 甲游得比乙快 为了在河中尽快相遇 两人游泳的方向应为 A 甲 乙都沿AB连线方向B 甲 乙都沿AB连线偏向下游方向C 甲 乙都沿AB连线偏向上游方向D 甲沿A B连线偏向上游方向 乙沿AB连线偏向下游方向 针对训练4 解析 甲 乙两运动员进入河中 都相对于河水运动 不需要考虑水速 游泳速度快慢没有影响 方向应该是AB连线 故A选项正确 答案 A 考题随堂演练 1 2016届洛阳市高三期中 下列说法正确的是 A 汽车驶过拱形桥顶端时 汽车处于超重状态B 做曲线运动的物体 其加速度方向一定是变化的C 一铁块放在桌面上 铁块受向上的弹力 是由于铁块发生了形变D 一个灯泡用轻绳悬挂在天花板上 灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力解析 汽车驶过拱形桥顶端时 桥对汽车的支持力和重力提供向心力 加速度向下 汽车处于失重状态 A选项错误 做曲线运动的物体 其速度方向一定是变化的 B选项错误 弹力是施力物体的形变产生的 一铁块放在桌面上 铁块受向上的弹力 是由于桌面发生了形变 C选项错误 一个灯泡用轻绳悬挂在天花板上 灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力 D选项正确 答案 D 2 多选 2016届泗县一中月考 2009年11月15日中国人民解放军空军成立60周年时 八一跳伞队在北京沙河机场举行了 仙女下凡 等表演 八一跳伞队员在训练中 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 则对降落伞的描述 正确的是 A 下落的加速度越大B 下落的时间越短C 落地点离开始下落点的水平距离越远D 落地时速度越大 解析 降落伞参加了竖直方向的分运动和水平方向的分运动 水平方向的分运动对竖直方向的分运动无影响 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风 下落的加速度不变 为重力加速度g 下落时间不变 A B选项错误 落地点离开始下落点的水平距离x vt 随风速的变大而变远 C选项正确 落地速度是水平和竖直速度的矢量和 故落地速度变大 D选项正确 答案 CD 3 多选 2016届大理市期末 如图所示 A B是M N河岸上正对的两点 水流速度v1及小船在静水中的速度v2 v2 v1 均保持不变 关于小船自A点渡河过程 下列说法中正确的是 A 小船渡河的轨迹为直线B 船头指向始终与河岸垂直时 渡河时间最短C 若水流速度变大 则小船渡河路程和时间一定都变长D 若要求小船沿直线AB到达对岸 则船头应适当偏向下游一侧 答案 AB