2019年高考物理總復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 第1課時 曲線運動 運動的合成與分解課件 教科版.ppt

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第四章曲線運動萬有引力與航天 第1課時曲線運動運動的合成與分解 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 曲線運動1 速度的方向 質(zhì)點在某一位置的速度方向就是曲線在這一點的 2 運動的性質(zhì) 做曲線運動的物體 速度的時刻在改變 所以曲線運動一定是運動 但速度的大小可能不變 切線方向 方向 變速 3 曲線運動的條件 二 運動的合成與分解1 分解原則 根據(jù)運動的分解 也可采用 2 遵循的規(guī)律 位移 速度 加速度的合成或分解遵循 或定則 3 合運動與分運動的關(guān)系 1 等時性 合運動和分運動經(jīng)歷的相等 即同時開始 同時進行 同時停止 2 獨立性 一個物體同時參與幾個分運動 各分運動 不受其他運動的影響 各分運動共同決定合運動的性質(zhì)和軌跡 3 等效性 各分運動的規(guī)律疊加起來與合運動的規(guī)律有完全相同的 實際效果 正交分解 平行四邊形定則 三角形 時間 相互獨立 效果 4 合運動的性質(zhì)判斷 1 加速度 或合外力 變加速 勻變速 直線 曲線 自主檢測 1 思考判斷 1 速度發(fā)生變化的運動 一定是曲線運動 2 做曲線運動的物體一定受變力作用 3 做曲線運動的物體 所受合外力的方向一定指向曲線的凹側(cè) 4 做曲線運動的物體 速度方向時刻改變 但永遠不可能達到所受合外力的方向 5 只要兩個分運動是直線運動 合運動一定是直線運動 6 做曲線運動的物體一段時間內(nèi)的位移可能等于0 答案 1 2 3 4 5 6 2 2018 四川廣元市統(tǒng)考 一質(zhì)點在某段時間內(nèi)做曲線運動 則在這段時間內(nèi) A 速度一定在變 加速度可以不變B 速度一定在變 加速度也一定在變C 速度可以不變 加速度一定在變D 速度可以不變 加速度也可以不變 A 解析 做曲線運動的物體速度方向一定變化 故速度一定在變 若物體受恒力作用 則加速度可以不變 選項A正確 B C D錯誤 3 2017 上海奉賢區(qū)二模 趣味投籃比賽中 運動員站在一個旋轉(zhuǎn)較快的大平臺邊緣上 相對平臺靜止 向平臺圓心處的球筐內(nèi)投籃球 如圖所示 各俯視圖 籃球可能被投入球筐 圖中箭頭指向運動員投出方向 的是 C 解析 當沿圓周切線方向的速度和出手速度的合速度沿籃筐方向 球就會被投入籃筐 故C項正確 A B D項錯誤 核心探究分類探究 各個擊破 考點一物體做曲線運動的條件與軌跡的分析 1 條件 物體受到的合外力與初速度不共線 2 合力方向與軌跡的關(guān)系曲線運動軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間 而且向合力的方向彎曲 或者說合力的方向總是指向軌跡的 凹 側(cè) 3 合力方向與速率變化的關(guān)系 1 當合力方向與速度方向的夾角為銳角時 合力做正功 物體的速率增大 2 當合力方向與速度方向的夾角為鈍角時 合力做負功 物體的速率減小 3 當合力方向與速度方向垂直時 合力不做功 物體的速率不變 典例1 2018 河南鄭州一中聯(lián)考 一質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動的軌跡如圖所示 下面有四種說法 若質(zhì)點在x方向始終勻速運動 則在y方向先加速后減速 若質(zhì)點在x方向始終勻速運動 則在y方向先減速后加速 若質(zhì)點在y方向始終勻速運動 則在x方向先加速后減速 若質(zhì)點在y方向始終勻速運動 則在x方向先減速后加速 其中正確的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 C 審題圖示 解析 若質(zhì)點在x方向始終勻速運動 那么合外力 或加速度 方向只能沿y方向 根據(jù)合外力 或加速度 指向曲線的凹側(cè) 則在y方向加速度先沿y軸負向后沿y軸正向 故先減速后加速 錯誤 正確 若質(zhì)點在y方向始終勻速運動 則在x方向加速度先沿x軸正向后沿x軸負向 故先加速后減速 正確 錯誤 故C正確 方法技巧曲線運動中軌跡 受力 速度三者關(guān)系的分析要點 1 已知運動軌跡 可以判斷合力的大致方向在軌跡的包圍區(qū)間 凹側(cè) 如圖所示 2 運動軌跡在速度方向與合力方向所夾的區(qū)間 根據(jù)受力方向和速度方向可以判斷軌跡的大致彎曲方向 3 根據(jù)合力方向與速度方向間的夾角 判斷物體的速率變化情況 夾角為銳角時 速率變大 夾角為鈍角時 速率變小 合力方向與速度方向垂直時 速率不變 多維訓練 1 曲線運動的理解 2018 河南南陽模擬 下面說法中正確的是 A 做曲線運動的物體速度方向必定變化B 速度變化的運動必定是曲線運動C 加速度恒定的運動不可能是曲線運動D 加速度變化的運動必定是曲線運動 A 解析 做曲線運動的物體速度大小不一定變化 但速度方向必定變化 A項正確 速度變化的運動可能是速度大小在變化 也可能是速度方向在變化 不一定是曲線運動 B項錯誤 加速度恒定的運動可能是勻變速直線運動 也可能是勻變速曲線運動 C項錯誤 加速度變化的運動可能是變加速直線運動 也可能是變加速曲線運動 D項錯誤 2 曲線運動條件的應(yīng)用 2018 河北石家莊質(zhì)檢 一個質(zhì)量為2kg的物體 在4個共點力作用下處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)同時撤去大小分別為8N和12N的兩個力 其余的力保持不變 關(guān)于此后該物體運動的說法正確的是 A 一定做勻變速運動 加速度大小可能等于重力加速度的大小B 一定做勻變速直線運動 加速度大小可能是5m s2C 可能做勻減速直線運動 加速度大小是1 5m s2D 可能做勻速圓周運動 向心加速度大小是6m s2 A 解析 由平衡條件得知 余下力的合力與撤去的兩個力的合力大小相等 方向相反 則撤去大小分別為8N和12N的兩個力后 物體的合力大小范圍為4N F合 20N 物體的加速度范圍為2m s2 a 10m s2 撤去兩個力后 一定做勻變速運動 加速度大小可能等于重力加速度的大小 故A正確 若物體原來做勻速直線運動 撤去的兩個力的合力方向與速度方向不在同一直線上時 物體做勻變速曲線運動 加速度大小可能是5m s2 故B錯誤 若物體原來做勻速直線運動 撤去的兩個力的合力方向與速度方向相反時 物體做勻減速直線運動 加速度大小最小是2m s2 不可能為1 5m s2 故C錯誤 撤去兩個力后 物體受到的合力恒定 不可能做勻速圓周運動 故D錯誤 考點二運動的合成與分解及運動性質(zhì)的分析 兩個互成角度的直線運動的合運動性質(zhì)的判斷 典例2 2018 河北保定一中檢測 一物體在直角坐標系xOy所在的平面內(nèi)由O點處開始運動 其沿坐標軸方向的兩個分速度隨時間變化的圖像如圖所示 則對該物體運動過程的描述正確的是 A 物體在0 3s內(nèi)做直線運動B 物體在3 4s內(nèi)做直線運動C 物體在3 4s內(nèi)做曲線運動D 物體在0 3s內(nèi)做變加速運動 B 解析 物體在0 3s x方向做勻速直線運動 y方向做初速度為0的勻加速直線運動 其合運動類似于平拋運動的曲線運動 且加速度恒定 則選項A D錯誤 物體在3 4s內(nèi)兩個方向的分運動都是勻減速運動 在3s末的合速度與合加速度方向相反 則做勻減速直線運動 故選項B正確 C錯誤 審題圖示 方法技巧處理運動合成與分解問題的技巧 1 判斷物體運動性質(zhì)時要分析物體的加速度特點及加速度與速度方向間的關(guān)系 2 確定物體在某時刻的坐標時 要沿x軸和y軸分別計算物體的位移 3 每一個分運動變化時都會影響到合運動的變化 多維訓練 1 由運動特點分析運動軌跡 2018 安徽合肥質(zhì)檢 在長約一米的一端封閉的玻璃管中注滿清水 水中放 個大小適當?shù)膱A柱形紅蠟塊 玻璃管的開口端用膠塞塞緊 保證將其迅速豎直倒置時 紅蠟塊能沿玻璃管由管口勻速上升到管底 現(xiàn)將此玻璃管倒置安裝在置于桌面上的小車上的同時 小車從A位置在恒力F作用下開始運動 經(jīng)過一段時間后 小車運動到虛線表示的B位置 按照圖中建立的坐標系 在這一過程中紅蠟塊實際運動的軌跡可能是 C 解析 紅蠟塊在豎直方向做勻速直線運動 在水平方向做初速度為零的勻加速直線運動 紅蠟塊的運動軌跡為曲線 加速度水平向右 且指向軌跡的內(nèi)側(cè) 選項C正確 2 導學號58826070 運動合成的實例分析 2015 山東卷 14 距地面高5m的水平直軌道上A B兩點相距2m 在B點用細線懸掛一小球 離地高度為h 如圖 小車始終以4m s的速度沿軌道勻速運動 經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下 小車運動至B點時細線被軋斷 最后兩球同時落地 不計空氣阻力 取重力加速度的大小g 10m s2 可求得h等于 A 1 25mB 2 25mC 3 75mD 4 75m A 考點三小船渡河問題 三種渡河的特殊情景 典例3 已知河水的流速為v1 小船在靜水中的速度為v2 且v2 v1 下面用小箭頭表示小船及船頭的指向 則能正確反映小船在最短時間內(nèi)渡河 最短位移渡河的情景的是 A B C D C 核心點撥 1 圖中箭頭以及所在虛線表示船頭指向和各個時刻船的位置 2 船頭垂直正對岸才能使渡河時間最短 3 當v2 v1時渡河的最小位移是河寬 方法技巧求解小船渡河問題的方法 1 船的航行方向也就是船頭指向 是分運動 水流方向是分運動 船的運動方向是實際運動方向 是合運動 一般情況下與船頭指向不一致 2 渡河時間只與船垂直河岸的分速度有關(guān) 與水流速度無關(guān) 3 當水速大于靜水船速 在求最短渡河位移時 由v水 v船與v合組成直角三角形 沿v合到對岸位移即為最短位移 多維訓練 1 導學號58826071 小船渡河的情景分析 2018 山東濰坊聯(lián)考 河水由西向東流 河寬為800m 河中各點的水流速度大小為v水 各點到較近河岸的距離為x v水與x的關(guān)系為v水 x m s 讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河 小船劃水速度大小恒為v船 4m s 則下列說法中正確的是 A 小船渡河的軌跡為直線B 小船在河水中的最大速度是5m sC 小船在距離南岸200m處的速度小于距北岸200m處的速度D 小船渡河的時間是160s B 2 小船渡河的軌跡分析 2017 江蘇泰州中學期末 如圖所示 小船沿直線AB過河 船頭始終垂直于河岸 若水流速度增大 為保持航線不變 下列措施與結(jié)論正確的是 A 增大船速 過河時間不變B 增大船速 過河時間縮短C 減小船速 過河時間變長D 減小船速 過河時間不變 B 考點四關(guān)聯(lián)速度問題 1 特點 用繩 桿相牽連的物體在運動過程中的速度通常不同 但兩物體沿繩或桿方向的分速度大小相等 據(jù)此就可以建立牽連物兩端物體速度間的定量關(guān)系 2 合速度與分速度 1 合速度 物體的實際運動速度v 3 v1 v2和v間遵循平行四邊形定則 3 常見的情景 典例4 2018 河南中原名校聯(lián)考 如圖所示 細線一端固定在天花板上的O點 另一端穿過一張CD光盤的中央小孔后拴著一個橡膠球 橡膠球靜止時 豎直懸線剛好挨著水平桌面的邊沿 現(xiàn)將CD光盤按在桌面上 并沿桌面邊緣以速度v勻速移動 移動過程中 CD光盤中央小孔始終緊挨桌面邊線 當懸線與豎直方向的夾角為 時 小球上升的速度大小為 A vsin B vcos C vtan D A 核心點撥 1 光盤向右的速度是合速度 2 小球上升的速度和沿繩的分速度大小相等 解析 如圖 將光盤水平向右移動的速度v分解為沿細線方向的速度和垂直于細線方向的速度如圖所示 而小球上升的速度大小與速度v沿細線方向的分速度大小相等 故可得v球 vsin A正確 方法技巧 關(guān)聯(lián)速度 問題的解題步驟 1 確定合速度 牽連物端點的速度 即所連接物體的速度 是運動的實際速度 為合速度 2 分解合速度 先確定合運動的方向 物體實際運動的方向 然后分析這個合運動所產(chǎn)生的實際效果 一方面使繩或桿伸縮的效果 另一方面使繩或桿轉(zhuǎn)動的效果 以確定兩個分速度的方向 3 作出合速度與兩個分速度的平行四邊形 利用相關(guān)數(shù)學知識求解或?qū)η榫白鞒龇治雠袛?針對訓練 導學號58826072如圖所示 在水平地面上做勻速直線運動的小車 通過定滑輪用繩子吊起一個物體 若小車和被吊的物體在同一時刻速度分別為v1和v2 繩子對物體的拉力為T 物體所受重力為G 則下面說法正確的是 A 物體做勻速運動 且v1 v2B 物體做加速運動 且v2 v1C 物體做加速運動 且T GD 物體做勻速運動 且T G C 解析 小車在運動的過程中 小車的速度按照沿繩子方向與垂直繩子的方向進行分解 如圖所示 則有v2 v1cos 則v2G 故選項C正確 D錯誤 演練提升真題體驗 強化提升 1 曲線運動軌跡的分析 2015 安徽卷 14 圖示是 粒子 氦原子核 被重金屬原子核散射的運動軌跡 M N P Q是軌跡上的四點 在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止不動 圖中所標出的 粒子在各點處的加速度方向正確的是 A M點B N點C P點D Q點 C 解析 粒子與重金屬原子核帶同種電荷 由于庫侖力作用 粒子在運動過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn) 由牛頓第二定律可知 粒子的加速度方向為其所受庫侖力方向 指向軌跡彎曲方向的內(nèi)側(cè) 故圖中P點所示加速度方向正確 選項C正確 2 運動的合成與分解 2015 全國 卷 16 由于衛(wèi)星的發(fā)射場不在赤道上 同步衛(wèi)星發(fā)射后需要從轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過調(diào)整再進入地球同步軌道 當衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上飛經(jīng)赤道上空時 發(fā)動機點火 給衛(wèi)星一附加速度 使衛(wèi)星沿同步軌道運行 已知同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度約為3 1 103m s 某次發(fā)射衛(wèi)星飛經(jīng)赤道上空時的速度為1 55 103m s 此時衛(wèi)星的高度與同步軌道的高度相同 轉(zhuǎn)移軌道和同步軌道的夾角為30 如圖所示 發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度的方向和大小約為 A 西偏北方向 1 9 103m sB 東偏南方向 1 9 103m sC 西偏北方向 2 7 103m sD 東偏南方向 2 7 103m s B 解析 同步衛(wèi)星的速度v方向為正東方向 設(shè)衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上的速度為v1 附加速度為v2 由速度的合成可知v2的方向為東偏南方向 其大小為v2 1 9 103m s 故選項B正確 3 小船渡河問題 2018 重慶調(diào)研 如圖所示 某河段兩岸平行 河水越靠近河中央水流速度越大 一條小船 可視為質(zhì)點 沿垂直于河岸的方向航行 它在靜水中航行速度為v 沿河岸向下及垂直河岸建立直角坐標系xOy 則該船渡河的大致軌跡正確的是 C 解析 小船在垂直于河岸方向做勻速直線運動 平行河岸方向先做加速運動后做減速運動 因此合速度方向與河岸間的夾角先減小后增大 即運動軌跡的切線方向與x軸的夾角先減小后增大 C項正確 4 導學號58826073 關(guān)聯(lián)速度問題 2018 東北師大附中摸底 如圖所示 小球a b用一輕桿相連 a球置于水平地面上 b球靠在豎直墻面上 釋放后b球沿豎直墻面下滑 當滑至輕桿與水平面成 角時 兩小球的速度大小之比為 C