高考物理大一轮复习第四章曲线运动万有引力定律（第1课时）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定律 统计考情 有的放矢明考情 第1课时曲线运动运动的合成与分解 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 曲线运动1 速度的方向 质点在某一点的速度方向 沿曲线在这一点的 2 运动的性质 做曲线运动的物体 速度的时刻在改变 所以曲线运动一定是运动 但速度的大小可能不变 切线方向 方向 变速 3 曲线运动的条件 二 运动的合成与分解1 分解原则 根据运动的分解 也可采用 2 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 3 合运动与分运动的关系 1 等时性 合运动和分运动经历的相等 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 一般地 各分运动 不受其他运动的影响 各分运动共同决定合运动的性质和轨迹 3 等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的 4 合运动的性质判断 1 加速度 或合外力 变化 运动 不变 运动 2 加速度 或合外力 方向与速度方向 共线 运动 不共线 运动 实际效果 正交分解 平行四边形定则 时间 相互独立 效果 非匀变速 匀变速 直线 曲线 问题思考 1 如图为一物体做平抛运动的轨迹 以抛出点为坐标原点 以水平抛出的方向为x轴正方向 以竖直向下的方向为y轴正方向 建立坐标系 则 必修2P2图5 1 1 解析 1 位移l与xA yA构成的平行四边形为矩形 所以有l2 1 当物体运动到A点时 它相对于抛出点的位移l与x y方向的分位移xA yA有什么关系 答案 见解析 2 物体运动的轨迹是曲线时 运动过程中速度v的方向与曲线有什么关系 3 如果物体在A点的速度方向与x轴的夹角是 vx vy是物体速度v在两个坐标轴方向的分速度 那么两个分速度vx vy与v及 的关系是怎样的 解析 2 速度v的方向沿曲线的切线方向 3 由三角函数知识 有vx vcos vy vsin 答案 见解析 2 如图 在正在光滑水平桌面上沿直线运动的钢球的运动路线旁边放一块磁铁 观察到钢球运动时偏离了原来的直线 向靠近磁铁这一侧做曲线运动 则 1 钢球运动发生改变的原因是什么 钢球运动的轨迹与受力的方向有什么关系 2 钢球运动的轨迹与加速度方向有什么关系 解析 1 力是改变物体运动状态的原因 由于磁铁对钢球的吸引 使钢球向靠近磁铁这一侧做曲线运动 钢球受力的方向是轨迹弯曲的方向 即合力指向曲线的内侧 2 加速度方向与合力方向相同 所以钢球加速度方向是轨迹弯曲的方向 即加速度指向轨迹的内侧 答案 见解析 必修2P6图5 111 考点扫描 重点透析通热点 考点一物体做曲线运动的条件与轨迹的分析 要点透析 1 条件 物体受到的合外力与初速度不共线 2 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轨迹的 凹 侧 3 合力方向与速率变化的关系 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 典例突破 例1 2016 江苏徐州期中 多选 一质点在xOy平面内运动轨迹如图所示 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y方向可能做变速运动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方向先减速后加速 核心点拨 质点沿x方向的速度先为x正方向 后为x负方向 故质点沿x方向一定是变速运动 解析 质点做曲线运动过程中合力指向轨迹凹的一侧 则加速度大致指向轨迹凹的一侧 由题图可知 加速度方向指向弧内 由于沿x轴的速度方向发生了变化 x轴方向有分加速度 所以x轴方向不可能匀速 y方向也可能有分加速度 故质点沿y方向可能做变速运动 选项A错误 B正确 若质点沿y方向做匀速运动 则加速度沿 x轴方向 则质点在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方向可能先减速后反向加速 故选项C错误 D正确 答案 BD 题后反思轨迹 合力 速度方向之间的关系 1 已知运动的轨迹 可以判断合力的大致方向 合力与速度分居在曲线两侧 2 轨迹在某方向的投影长度为物体在该方向上的位移 由位移变化情况结合v 可大致分析物体速度方向或大小的变化情况 1 曲线运动的理解 2016 黑龙江实验中学月考 下列说法正确的是 A 曲线运动可以是匀变速运动B 曲线运动的加速度可能为零C 做曲线运动的物体加速度一定变化D 匀速圆周运动是匀变速运动 即时巩固 A 解析 曲线运动的速度方向一定改变 所以曲线运动一定是变速运动 加速度不为零 选项B错误 物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上 合力可以是变力也可以是恒力 故加速度可以变化也可以恒定 选项A正确 C错误 匀速圆周运动的加速度不恒定 方向时刻改变 选项D错误 2 导学号00622216 曲线运动条件的应用 2016 湖南衡阳月考 如图所示 嫦娥号 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方向可能是下列图中的 解析 沿曲线从M点向N点飞行的过程中 合力应该指向曲线运动轨迹的内侧 选项A D错误 速度逐渐减小 说明合力与速度方向的夹角应该是钝角 选项C正确 B错误 C 考点二运动的合成与分解及运动性质分析 要点透析 两个直线运动的合运动性质的判断标准 看合初速度方向与合加速度方向是否共线 典例突破 例2 2016 江西赣州一模 有一个质量为3kg的质点在直角坐标系xOy所在的平面内运动 x方向的速度 时间图像和y方向的位移 时间图像分别如图 甲 乙 所示 下列说法正确的是 A 质点做匀变速直线运动B 质点所受的合外力为3NC 质点的初速度大小为5m sD 质点初速度的方向与合外力的方向垂直 核心点拨 1 两个分运动的运动性质由图像可以分析 注意v t x t图像的区别 2 质点的实际速度 加速度等由两个分运动合成即可得出 答案 C 1 由物体运动轨迹分析各分运动特点 2016 湖北黄冈联考 如图 甲 所示 在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水 水中放一红蜡块R R视为质点 将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合 R从坐标原点开始运动的轨迹如图 乙 所示 则红蜡块R在x y方向的运动情况可能是 A x方向匀速直线运动 y方向匀速直线运动B x方向匀速直线运动 y方向匀加速直线运动C x方向匀减速直线运动 y方向匀速直线运动D x方向匀加速直线运动 y方向匀速直线运动 即时巩固 解析 若x方向匀速直线运动 根据运动轨迹的形状 则y方向的加速度方向沿y轴负方向 即y方向减速直线运动 故A B错误 若y方向匀速直线运动 根据运动轨迹的形状 则x方向的加速度方向沿x轴正方向 即x轴方向加速直线运动 故C错误 D正确 D 2 运动合成的实例分析 2015 全国 卷 16 由于卫星的发射场不在赤道上 同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道 当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时 发动机点火 给卫星一附加速度 使卫星沿同步轨道运行 已知同步卫星的环绕速度约为3 1 103m s 某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1 55 103m s 此时卫星的高度与同步轨道的高度相同 转移轨道和同步轨道的夹角为30 如图所示 发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为 B A 西偏北方向 1 9 103m sB 东偏南方向 1 9 103m sC 西偏北方向 2 7 103m sD 东偏南方向 2 7 103m s 考点三小船渡河问题 要点透析 1 三种速度 船在静水中的速度v1 沿船头方向 水的流速v2 沿水流方向 船的实际速度v 合速度方向 轨迹切线方向 2 三种过河情景分析 典例突破 核心点拨 1 垂直河岸的分运动为匀速直线运动 由此可求出小船渡河的时间 2 由垂直河岸的分运动特点可知u 0 2x中的x vt 10t 即u 2t 可分析确定沿河岸方向分运动的特点 例3 2016 江苏四市期中 多选 如图所示 河道宽L 200m 越靠近河中央河水的流速越大 且流速大小满足u 0 2x x是离河岸的距离 0 x 一小船在静水中的速度v 10m s 自A处出发 船头垂直河岸方向 渡河后到达对岸B处 设船的运动方向与水流方向夹角为 下列说法正确的是 A 小船渡河时间大于20sB AB两点间距离为200mC 到达河中央前小船加速度大小为0 2m s2D 在河中央时 最小 且tan 0 5 答案 BD 题后反思小船渡河问题的两个要点 1 渡河时间只与船垂直于河岸方向的分速度有关 与水流速度无关 2 船的合位移由两个分位移共同决定 1 小船渡河情景分析 一只小船在静水中的速度为3m s 它要渡过一条宽为30m的河 河水流速为4m s 则这只船 A 过河时间可能小于10sB 不能沿垂直于河岸方向过河C 船渡河的速度可以为7m sD 不可能渡过这条河 即时巩固 解析 渡河最短时间t 10s 选项A错误 只要有垂直河岸的分速度 就可以渡过这条河 故渡河时船静水速度的方向与水流速度的方向一定不共线 合速度不可能是7m s 故选项C D错误 如果船垂直河岸方向过河 要求船的速度大于水的速度 故不可能垂直河岸方向过河 选项B正确 B 2 导学号00622217 小船渡河的轨迹分析 2016 沈阳期中 如图所示 小船沿直线AB过河 船头始终垂直于河岸 若水流速度增大 为保持航线不变 下列措施与结论正确的是 A 增大船速 过河时间不变B 增大船速 过河时间缩短C 减小船速 过河时间变长D 减小船速 过河时间不变 B 考点四绳 杆 关联速度问题 要点透析 1 解题的原则把物体的实际速度分解为垂直于绳 杆 和平行于绳 杆 的两个分量 根据沿绳 杆 方向的分速度大小相等求解 2 常见的模型 典例突破 解析 将小船的速度分解为沿绳子方向的速度和垂直绳子方向的速度 如图所示 根据几何知识可得v1 v2cos 随着船的前进 在增大 所以船的速度在增大 但不是均匀增大 所以船做变加速运动 故C正确 例4 2016 山东师大附中模拟 如图所示 人在岸上用轻绳拉船 若人匀速行进 则船将做 A 匀速运动B 匀加速运动C 变加速运动D 减速运动 答案 C 导学号00622218 杆牵连物体的关联速度问题 2016 山东枣庄调研 如图所示 小球a b用一细直棒相连 a球置于水平地面 b球靠在竖直墙面上 释放后b球沿竖直墙面下滑 当滑至细直棒与水平面成 角时 两小球的速度大小为 A sin B cos C tan D C 即时巩固 解析 将a b两球速度分解成沿着杆与垂直于杆方向 由沿杆方向的分速度相等有vacos vbsin 所以va vb tan 故选项C正确 A B D错误 真题在线 体验高考提素能 1 2016 全国 卷 18 多选 一质点做匀速直线运动 现对其施加一恒力 且原来作用在质点上的力不发生改变 则 A 质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B 质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C 质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D 质点单位时间内速率的变化量总是不变 BC 解析 由于施加恒力前质点做匀速直线运动 此时所受外力的合力为0 施加恒力后其合力为该恒力 则加速度不变 加速度方向与该恒力方向相同 但力的方向与速度方向关系不明确 质点可能做匀变速直线运动 也可能做匀变速曲线运动 速度方向与力的方向可能相同 也可能时刻改变 质点加速度不变说明单位时间内速度的变化量相同 但由于速度为矢量 单位时间内速率的变化量不一定相等 故选项B C正确 2 2011 全国新课标卷 20 一带负电荷的质点 在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c 已知质点的速率是递减的 关于b点电场强度E的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在b点的切线 D 解析 负电荷所受电场力方向与场强方向相反 电场力的方向指向轨迹弯曲的方向 所以A C错误 因质点由a到c的速率是递减的 所以力的方向与速度方向夹角为一钝角 所以B错误 D正确 3 2015 广东卷 14 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