【状元之路】2011高考物理一轮复习 5.1第五章第一课时运动的合成与分解精品课件 鲁科版 新课标

共92页,1,【状元之路】新课标鲁科版2011高考一轮复习物理精品课件,共92页,2,第五章曲线运动万有引力与航天,第一课时运动的合成与分解,共92页,3,第一关:基础关展望高考,共92页,4,基础知识,共92页,5,一曲线运动知识讲解1.定义物体运动的轨迹是曲线的运动.2.特点做曲线运动的质点,在某一点瞬时速度的方向,就是通过该点的曲线的切线方向.质点在曲线运动中的速度方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动,但是变速运动不一定是曲线运动,如匀变速直线运动.,共92页,6,3.物体做曲线运动的条件从动力学角度看,如果物体所受合外力方向跟物体的速度方向不在同一条直线上,物体就做曲线运动;从运动学角度看,如果加速度方向跟速度方向不在同一直线上,则:如果这个合外力的大小和方向都是恒定的,即所受的力为恒力,物体就做匀变速曲线运动,如平抛运动.,共92页,7,如果这个合外力大小恒定,方向始终与速度垂直,物体就做匀速圆周运动,匀速圆周运动并非是匀速运动,即匀速圆周运动是非平衡的运动状态.当物体受到合外力与速度的夹角为锐角时,物体运动的速率将增大;当物体受到的合外力与速度的夹角为钝角时,物体运动的速度将减小.,共92页,8,4.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,若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合外力的大致方向.如平抛运动的轨迹向下弯曲,圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等.活学活用,共92页,9,1.一个物体以初速v0从A点开始在光滑水平面上运动,一个水平力作用在物体上,物体的运动轨迹如图中实线所示,图中B为轨迹上的一点,虚线是过AB两点并与轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分为5个区域,则关于施力物体的位置,下面说法正确的是(),共92页,10,A.如果这个力是引力,则施力物体一定在区域B.如果这个力是引力,则施力物体一定在区域C.如果这个力是斥力,则施力物体可能在区域D.如果这个力是斥力,则施力物体可能在区域,答案:C,共92页,11,解析:物体做曲线运动时,受合外力方向总是指向曲线的凹侧.由此知物体若是受引力作用,施力物体定在区域,若受斥力作用,则施力物体是在区域.,共92页,12,二运动的合成与分解,共92页,13,知识讲解1.定义已知分运动求合运动叫做运动的合成,已知合运动求分运动叫做运动的分解.,共92页,14,2.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各物理量,即位移,速度,加速度的合成与分解.由于它们都是矢量,所以都遵从平行四边形定则.两分运动在同一直线上时,同向相加,反向相减.例如,竖直抛体运动看成是竖直方向的匀速运动(v0t)和自由落体运动的合成.下抛时vt=v0+gt,x=v0t+gt2;上抛时vt=v0-gt,x=v0-gt2,共92页,15,不在同一直线上,按照平行四边形定则进行合成,如图所示.,共92页,16,两分运动垂直时或正交分解后的合成,共92页,17,注意:运动的分解要按实际效果进行分解对解决实际问题才有意义.一个速度按矢量运算法则分解为两个分速度,数量关系上也许无误,但若与实际情况不符,则所得分速度毫无物理意义,所以速度分解的一个基本原则就是按实际效果来进行分解.常用的思想方法有两种:一种思想方法是先虚拟合运动的一个位移,看看这个位移产生了什,共92页,18,么效果,然后从中找到运动分解的方法;另一种思想方法是先确定合运动的速度方向(这里有一个简单的原则:物体的实际运动方向就是合速度的方向),然后分析由这个合速度所产生的实际效果,以确定两个分速度的方向.,共92页,19,活学活用,2.关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,下述说法正确的是()A.一定是直线运动B.一定是抛物线运动C.可能是直线运动,也可能是抛物线运动D.以上说法都不对,答案:C,共92页,20,解析:两个运动的初速度合成加速度合成如图所示,当a与v重合时,物体做直线运动;当a与v不重合时,物体做抛物线运动.由于题目没有给出两个运动的加速度和初速度的具体数值及方向,所以以上两种情况都有可能,故正确选项为C.,共92页,21,第二关:技法关解读高考,共92页,22,解题技法,共92页,23,一曲线运动条件的应用,技法讲解物体做曲线运动的动力学条件是,合外力的方向跟物体的速度方向不在同一条直线上,物体就做曲线运动,并且合外力的方向应指向曲线的“凹”的一方.当物体所受的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动的速率将增大;当物体所受的合外力方向与速度方向的夹角为钝角,共92页,24,时,物体做曲线运动的速率将减小;当物体所受的合外力方向与速度方向垂直时,物体做曲线运动的速率保持不变.当合外力恒定时,不管它与速度方向的夹角如何(不在一条直线上),物体都做匀变速曲线运动.从运动学角度看,曲线运动的条件,就是加速度方向与速度方向不在同一直线上.,共92页,25,典例剖析例1如图甲所示,物体在恒力F的作用下沿曲线从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),在此力作用下,关于物体以后的运动情况,下列说法正确的是(),共92页,26,A.物体可能沿曲线Ba运动B.物体可能沿直线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,答案:C,共92页,27,解析:物体从A运动到B,做的是曲线运动,所以F的方向和速度方向成一夹角,如图乙所示,其可能的方向有很多,但是都必须指向AB的凹侧.当将F变为-F时,物体仍然要做曲线运动,并且只能是沿Bc方向做曲线运动,C正确.,共92页,28,二关于运动的分解绳拉船模型,技法讲解如何进行运动的分解是一个难点.首先应该找到合速度,合速度就是物体实际运动的速度.运动分解的原则,要根据物体实际运动的效果分解;另一个方法就是正交分解,即按两个相互垂直的方向分解.注意合运动和分运动的“三性”,即等时性独立性和等效性.,共92页,29,绳拉小船问题是运动的分解中较难理解的一种,一人在岸边通过定滑轮拉一小船.,共92页,30,显然,人在岸边拉绳产生了两个效果,相当于有两个分运动:一个是使连接船的绳子OB段变短了,相当于有一个沿OB拉绳子的运动,由于绳子不可伸长,故人拉绳子的快慢和OB段绳缩短的快慢相同;另一个效果是使绳子与竖直方向的夹角,共92页,31,变小了,这个效果相当于按住O点不动,使绳头B点绕O点做圆周运动,并且这两个分运动互不干扰.因此把绳头B点的速度v(小船实际运动的速度,即合速度)沿绳的方向和垂直于绳的方向分解,v沿绳方向的分速度v2就等于人拉绳的速度.,共92页,32,典例剖析例2如图所示,汽车以速度v匀速行驶,试分析物体M受到的绳的拉力T与重力的关系.,共92页,33,解析:汽车运动对绳子产生了两个效果:沿绳子方向拉绳子的运动,设此速度为v1,物体M升高的速度就等于v1;垂直于绳子方向使绳子以滑轮为轴向上转动的运动,设此速度为v2,速度分解如图所示:,共92页,34,根据直角三角形的边角关系得:v1=vcos,随着车的运动,角减小,v1变大,即物体M加速上升,故绳的拉力T大于重力.,共92页,35,三关于运动的合成小船渡河问题,共92页,36,技法讲解运动的合成和分解实质是指描述运动的位移速度加速度的合成和分解,它们都是矢量,故遵循平行四边形定则.分析小船渡河的问题,一般是分析小船渡河时间问题和渡河位移问题.(1)小船渡河时间最短问题.水的流动不会使船运动到对岸,只能使船随水漂向下游,因此只有船头指向正对岸,即船相对于静水的速度垂直于河岸,渡河时间最短,最短时间t=d/v(d为河宽,v为船相对于静水的速度).,共92页,37,(2)渡河位移最小问题.有两种情况:一是船相对静水的速度v1大于水流速度v2,只要船的合速度v垂直于河岸,渡河位移最小,最小位移等于河宽;另一种情况是船相对静水的速度v1小于水流速度v2,这种情况无论如何也不能垂直到达河对岸,如图所示,以速度v2线段箭头末端为圆心,以船的速度v1线段为半径画弧,由图知合速度v与圆弧相切时,位移最小,最小位移:,共92页,38,典例剖析例3河宽60m,水流速度为6m/s,小船在静水中速度为3m/s,则它渡河的最短时间是多少?最短航程是多少米?,共92页,39,解析:根据运动的独立性,船垂直河岸行驶时,渡河时间最短,如图所示.t短s=20s,共92页,40,当v2v1时,合速度v与河岸垂直时,最短航程就是河宽,而本题v2v1C.v20D.v2=0,答案:D,共92页,75,解析:环上升过程其速度v1可分解为两个分速度v和v,如图所示,其中v为沿绳方向的速度,其大小等于重物B的速度v2;v为绕定滑轮转动的线速度.关系式为v2=v1cos,为v1与v间的夹角.当A上升至与定滑轮的连线水平的位置时,=90,cos=0.即此时v2=0.D正确.,共92页,76,6.以下说法正确的是()A.物体受恒定的合外力作用,一定做匀变速直线运动B.物体受恒定的合外力作用,可能做匀变速曲线运动C.物体受变化的合外力作用,加速度大小一定变化D.物体受的合外力为零,可能静止也可能做匀速直线运动,答案:BD,共92页,77,解析:物体所受合外力与初速度不在一条直线上时,做曲线运动,A错,B对;合外力变化,或大小变,或方向变,或均变,则加速度做相应的变化,C错;合外力为零,则可静止或做匀速直线运动,D对.,共92页,78,7.研究某一物体运动时,得到如图所示的一段运动轨迹,下列判断正确的是()A.若x方向始终匀速,则y方向先加速后减速B.若x方向始终匀速,则y方向先减速后加速C.若y方向始终匀速,则x方向先加速后减速D.若y方向始终匀速,则x方向先减速后加速,答案:BC,共92页,79,解析:本题利用平抛运动模型的图象进行分析,在x方向始终匀速则y方向是先减速后加速.若在y方向始终匀速则在x方向是先加速后减速,故正确的答案为BC.,共92页,80,8.在民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驰的马背上,弯弓放箭射击侧向的固定目标.假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的弓箭速度为v2.跑道离固定目标的最近距离为d.则(),共92页,81,A.要想命中目标且箭在空中飞行时间最短,运动员放箭处离目标的距离为B.要想命中目标且箭在空中飞行时间最短,运动员放箭处离目标的距离为C.箭射到靶的最短时间为D.只要击中侧向的固定目标,箭在空中运动合速度的大小,答案:BC,共92页,82,解析:运动员垂直运动方向射箭,箭在空中飞行时间最短,箭射到靶的最短时间为选项C对;要想命中目标且箭在空中飞行时间最短,箭在空中运动的合速度的大小v=运动员,共92页,83,放箭处离目标的距离为选项A错B正确;如果只是要求击中目标,则运动员不一定垂直运动方向射箭,箭在空中运动的合速度的大小不一定为v=选项D错.,共92页,84,9.如图所示,重物AB由刚性绳拴接,跨过定滑轮处于图中实线位置,此时绳恰好拉紧,重物静止在水平面上,用外力水平向左推A,当A的水平速度为vA时,如图中虚线所示,求此时B的速度vB=_.,共92页,85,解析:AB通过绳子连接,由于绳子是不可伸长的,故AB沿绳子方向的分速度应相等,即vAcos30=vBcos60,推导可得B的速度vB=,答案,共92页,86,10.有一小船正在横流一条宽为30m的河流,在正对岸下游40m处有一危险水域,假若水流速度为5m/s,为了使小船在危险水域之前到达对岸.那么,小船相对于静水的最小速度是多少?,共92页,87,解析:根据题意,船实际航行方向至少满足与河岸成37夹角,则根据速度的矢量合成,船的速度为矢量三角形中图示的v船时,既能保证沿虚线移动,不进入危险区,又满足速度值最小.因此vmin=v水sin37=3m/s,答案:3m/s,共92页,88,11.南风速度为4m/s,大河中的水流正以3m/s的速度向东流动,船上的乘客看见轮船烟囱冒出的烟柱是竖直的,求轮船相对于水的航行速度是多大?什么方向?,共92页,89,解析:如图所示,烟柱竖直,轮船实际运动的方向应同风速方向相同,即v合=4m/s,所以v船=5m/s,sin所以=37.,答案:5m/s=37,共92页,90,12.如图所示,A和B分别表示足球门的左右两个门柱.足球以10m/s速度运动到C处时速度方向与AB连线平行且向右,设BAC=90,ACD=30,足球运动员朝CD方向踢球,使球获得沿该方向的速度至少多大时,才不致使球从B门柱向右方飞出门外?,共92页,91,解析:设足球水平向右的速度为v1=