适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动第1讲曲线运动运动的合成与分解课件

第1讲曲线运动运动的合成与分解课程标准1.通过实验,了解曲线运动,知道物体做曲线运动的条件。2.通过实验,探究并认识平抛运动的规律。会用运动合成与分解的方法分析平抛运动。体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。能分析日常生活中的抛体运动。3.会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动。知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向。会探究影响向心力大小的因素。能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。了解生产生活中的离心现象及其产生的原因核心素养试题情境生活实践类以生产生活、体育运动等为背景的平抛运动及圆周运动问题,汽车、火车转弯等动力学问题和临界问题学习探索类绳、杆速度分解模型,与斜面或圆弧面有关的平抛运动,水平面内、竖直面内圆周运动的临界问题,圆周运动中的轻绳、轻杆模型考点一物体做曲线运动的条件及轨迹分析强基础•固本增分曲线运动1.速度的方向质点在某一点的速度方向,是沿曲线在这一点的

。

2.运动的性质做曲线运动的物体,速度的

时刻在改变,所以曲线运动是

运动。

可能是匀变速曲线运动,也可能是变加速曲线运动切线方向方向变速3.做曲线运动的条件

4.合力方向与轨迹的关系

合力方向与速度方向永远不可能平行物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力方向和速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合力方向

。

不在同一条直线上指向轨迹曲线弯曲的方向×××√研考点•精准突破1.合力方向与轨迹的关系无力不拐弯,拐弯必有力。曲线运动的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。2.合力方向与速率变化的关系典题1(2023全国乙卷)小车在水平地面上沿轨道从左向右运动,动能一直增加。如果用带箭头的线段表示小车在轨道上相应位置处所受合力,下列四幅图可能正确的是(

)D解析

物体做曲线运动时,合力指向轨迹的内侧,且与速度方向成锐角时,速率增大。小车从左向右运动,动能一直增加,

因此速率变大,速度的方向为轨迹的切线方向且指向右侧。选项D正确,A、B、C错误。考点二运动的合成与分解及运动性质分析强基础•固本增分运动的合成与分解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。

2.分解原则可根据运动的

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

。

分运动合运动实际效果正交分解平行四边形定则××研考点•精准突破合运动的性质和轨迹的判断(1)若合加速度不变,则为匀变速运动;若合加速度(大小或方向)变化,则为非匀变速运动。(2)若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上,则为直线运动,否则为曲线运动。特别提醒

(1)分析运动的合成与分解问题时,一般情况下按运动效果进行分解。(2)要注意分析物体在两个方向上的受力及运动规律,分别在两个方向上列式求解。(3)两个方向上的分运动具有等时性,这常是处理运动分解问题的关键点。考向一

合运动与分运动的关系典题2

跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目之一,如图所示,当运动员从直升机上由静止跳下后,在下落过程中将会受到水平风力的影响,下列说法正确的是(

)A.风力越大,运动员下落时间越长,可完成的动作越多B.风力越大,运动员着地时的竖直速度越大,有可能对运动员造成伤害C.运动员下落时间与风力无关D.运动员着地速度与风力无关C解析

运动员同时参与了两个分运动,竖直方向上向下落的分运动和水平方向上随风飘的分运动,两个分运动同时发生,相互独立,水平方向上的风力大小不影响竖直方向上的分运动,即下落时间和竖直方向上的加速度不变,故A、B错误,C正确;水平风力越大,运动员水平方向上的速度越大,则着地时的合速度越大,故D错误。考向二

两互成角度运动的合运动性质的判断典题3(2023江苏卷)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力,则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形的是(

)D解析

以罐子为参考系,漏出去的沙子初速度为0,水平加速度为罐子的对地加速度a,重力加速度为g,因此漏出去的沙子相对于罐子斜向下做初速度为0的匀加速直线运动,因此沙子排列的轨迹为斜向左下方的一条直线,选项D正确。典题4(2023广东广州二模)潜艇从海水的高密度区驶入低密度区时,浮力急剧减小的过程称为“掉深”。如图甲所示,某潜艇在高密度区水平向右匀速航行,t=0时,该潜艇开始“掉深”,潜艇“掉深”后其竖直方向上的分速度vy随时间变化的图像如图乙所示,水平分速度vx保持不变。若以水平向右为x轴,竖直向下为y轴,则能大致表示潜艇“掉深”后0~30s内运动轨迹的图形是(

)B解析

根据题意可知,潜艇在x轴方向上做匀速直线运动,在y轴方向上先做匀加速直线运动,再做匀减速直线运动,则潜艇在0~10

s内合力方向竖直向下,10~30

s内合力方向竖直向上,轨迹弯曲的内侧为合力的方向,故B正确,A、C、D错误。考点三小船渡河问题1.船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。2.三种速度:v1(船在静水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的实际速度)。3.小船渡河的两类问题、三种情境渡河时间最短

当船头方向垂直河岸时,渡河时间最短,最短时间渡河位移最短

如果v1>v2,当船头方向与上游夹角θ满足v1cosθ=v2时,合速度垂直河岸,渡河位移最短,等于河宽d

如果v1<v2,当船头方向与合速度方向垂直时,渡河位移最短,等于考向一

渡河时间问题典题5

有一条两岸平直且平行的河流,河水流速恒定,大小为v1。一条小船在河上横渡,已知船在静水中的速度大小为v2,第一次渡河时船头始终指向与河岸垂直的方向,第二次渡河时行驶路线与河岸垂直。若v1、v2均不变,则第一次渡河与第二次渡河所用时间的比值为(

)C考向二

最短位移渡河问题典题6(多选)(2024江西上饶模拟)一艘小船正在渡河,如图所示,在到达离河对岸60m处的P点时,其下游80m处有一危险水域,已知船在静水中的最大速度为6m/s,水流的速度大小为5m/s。从P点开始,下列说法正确的是(

)A.小船以最短时间渡河时,可以安全到达河对岸B.小船以最短时间渡河时,不能安全到达河对岸C.小船渡河的位移可能为60mD.小船渡河的位移不可能为100mAC解析

根据题意可知,当船头正对河岸且以最大的静水速度航行时,渡河时间最短,最短时间

=10

s,此时,船沿河岸移动的距离x=v水tmin=5×10

m=50

m<80

m,不会到达危险水域,故小船以最短时间渡河时,可以安全到达河对岸,B错误,A正确;船在静水中的速度大于水流速度,则可以调整船头方向,让船的速度方向斜向上,使船的合速度方向正对河岸,此时渡河位移最短,最短距离为60

m,故C正确;通过调整船头方向,可使船的合速度方向指向上游,角度合适时,位移有可能是100

m,此时小船不会到达危险水域,能保证小船的安全,故D错误。考向三渡河中最小速度问题典题7

某人驾驶冲锋舟渡河,采取冲锋舟最小速度和最短时间两种方案,沿与平直河岸成30°角的线路从A处运动到B处,如图所示,水速为v,则冲锋舟最小速度方案中的冲锋舟速度v1和最短时间方案中的冲锋舟速度v2之比为(

)D解析

冲锋舟以最小速度v1从A处运动到B处,最小速度v1方向垂直于AB连线,且v1=vsin

30°,最短时间方案中的冲锋舟速度v2方向垂直于平直河岸,且v2=vtan

30°,可知v2∶v1=∶2,故选项D正确。规律方法

“三模型、两方案、两确定”解决小船渡河问题

考点四绳(杆)端速度分解问题1.两物体通过绳(杆)相连,当两物体都发生运动时,两物体的速度往往不相等,但因绳(杆)的长度是不变的,所以两物体的速度沿绳(杆)方向的分速度大小是相等的。2.常见的绳(杆)端运动的合成与分解示意图

考向一

绳端速度分解问题典题8

某人为锻炼身体设计了如图所示的装置,在水平地面上竖直固定直杆A和B,将重物套在杆A上,在杆B的顶端固定一轻滑轮,绳子的一端连接重物,另一端跨过定滑轮后系在腰上。开始时,重物在水平地面上,人以恒定的速度v0向左运动,当绳子与杆A的夹角θ=60°时重物的速度为v,加速度为a,规定向上为重物速度、加速度的正方向。下列说法正确的是(

)C考向二

杆端速度分解问题典题9

曲柄连杆结构是发动机实现工作循环、完成能量转换的主要运动零件,如图所示,连杆下端连接活塞Q,上端连接曲轴P。在工作过程中,活塞Q在汽缸内上下做直线运动,带动曲轴绕圆心O转动,若P做线速度大小为v0的匀速圆周运动,则下列说法正确的是(

)A.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度等于v0B.当OP与OQ垂直时,活塞运动的速度大于v0C.当O、P、Q在同一直线上时,活塞运动的速度等于v0D.当O、P、Q在同一直线上时,活塞运动的速度大于v0A解析

当OP与OQ垂直时,设∠PQO=θ,此时活塞运动的速度为v,将P和Q的速度均分解为沿连杆方向的分速度和垂直于连杆方向的分速度,如图所示,则此时v0cos

θ=vcos

θ,即v=v0,选项A正确,B