2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 第1講 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解講義（含解析）教科版.docx
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曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 五年高考(全國(guó)卷)命題分析 五年?？紵狳c(diǎn) 五年未考重點(diǎn) 曲線運(yùn)動(dòng)的理解 2018 1卷18題 1.曲線運(yùn)動(dòng)的理解和特征 2.小船渡河模型 3.繩和桿的牽連問(wèn)題 4.圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 平拋運(yùn)動(dòng) 2018 2017 2015 2014 3卷17題 1卷15題 1卷18題 2卷15題 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 2014 1卷20題 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的兩類模型問(wèn)題 2017 2016 2015 2卷14題 2卷16題、3卷20、24題 1卷17題 平拋與圓周運(yùn)動(dòng)的多過(guò)程問(wèn)題 2017 2016 2卷17題 2卷25題 開(kāi)普勒三定律的理解 2017 2卷19題 萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用 2018 2014 2卷16題 2卷18題 衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析 2018 2017 2016 3卷15題 3卷14題 1卷17題 雙星和多星問(wèn)題 2018 1卷20題 天體的追及與變軌問(wèn)題 2015 2014 1卷21題 1卷19題 1.考查方式：本章內(nèi)容可能單獨(dú)考查，特別是萬(wàn)有引力與航天部分，常以選擇題形式出現(xiàn)；也可能與其他專題相結(jié)合，與能量知識(shí)綜合考查，以計(jì)算題形式出現(xiàn). 2.命題趨勢(shì)：本章內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用和生產(chǎn)、生活、科技相聯(lián)系命題，或與其他專題綜合考查，曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題由原來(lái)的選擇題變?yōu)樵谟?jì)算題中考查，萬(wàn)有引力與航天仍然以選擇題出現(xiàn)，單獨(dú)考查的可能性更大. 第1講 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 一、曲線運(yùn)動(dòng) 1．速度的方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向． 2．運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向時(shí)刻在改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)． 3．運(yùn)動(dòng)的條件：物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上或它的加速度方向與速度方向不在同一條直線上． 4．合外力方向與軌跡的關(guān)系 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡一定夾在合外力方向與速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合外力方向指向軌跡的“凹”側(cè)． 自測(cè)1 (多選)一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，它的速度方向和加速度方向的關(guān)系是( ) A．質(zhì)點(diǎn)速度方向時(shí)刻在改變 B．質(zhì)點(diǎn)加速度方向時(shí)刻在改變 C．質(zhì)點(diǎn)速度方向一定與加速度方向相同 D．質(zhì)點(diǎn)速度方向一定沿曲線的切線方向 答案 AD 自測(cè)2 (2018河北省定州中學(xué)承智班月考)關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．物體在恒力作用下可能做曲線運(yùn)動(dòng) B．物體在變力作用下不可能做直線運(yùn)動(dòng) C．物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng) D．物體在變力作用下不可能保持速率不變 答案 A 解析 平拋運(yùn)動(dòng)就是在恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)．只要變力與速度方向共線，就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)，所以A正確，B、C錯(cuò)誤．勻速圓周運(yùn)動(dòng)就是在變力作用下保持速率不變的運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤． 二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1．遵循的法則 位移、速度、加速度都是矢量，故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則． 2．合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 (1)等時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等，即同時(shí)開(kāi)始、同時(shí)進(jìn)行、同時(shí)停止． (2)獨(dú)立性：一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)，各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，不受其他運(yùn)動(dòng)的影響． (3)等效性：各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來(lái)與合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有完全相同的效果． 3．運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 4．兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 標(biāo)準(zhǔn)：看合初速度方向與合加速度方向是否共線. 兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合共線，為勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合不共線，為勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 自測(cè)3 (2018河南省駐馬店市第二次質(zhì)檢)如圖1所示，在滅火搶救過(guò)程中，消防隊(duì)員有時(shí)要借助消防車上的梯子爬到高處進(jìn)行救人或滅火作業(yè)．為了節(jié)省救援時(shí)間，消防隊(duì)員沿梯子勻加速向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)消防車勻速后退，則關(guān)于消防隊(duì)員的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A．消防隊(duì)員做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B．消防隊(duì)員做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) C．消防隊(duì)員做變加速曲線運(yùn)動(dòng) D．消防隊(duì)員水平方向的速度保持不變 答案 B 解析 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成，知合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上，其合加速度的方向、大小不變，所以消防隊(duì)員做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故A、C錯(cuò)誤，B正確．將消防隊(duì)員的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向，知水平方向上的最終的速度為勻速后退的速度和沿梯子方向速度在水平方向上的分速度的合速度，因?yàn)檠靥葑臃较虻乃俣仍谒椒较蛏系姆炙俣仍谧?，所以消防?duì)員水平方向的速度在變，故D錯(cuò)誤. 命題點(diǎn)一 曲線運(yùn)動(dòng)的條件和特征 1．條件 物體受到的合外力方向與速度方向始終不共線． 2．特征 (1)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化，即曲線運(yùn)動(dòng)一定為變速運(yùn)動(dòng)． (2)動(dòng)力學(xué)特征：由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力一定不為零且和速度方向始終不在同一條直線上(做曲線運(yùn)動(dòng)的條件)．合外力在垂直于速度方向上的分力改變物體速度的方向，合外力在沿速度方向上的分力改變物體速度的大?。? (3)軌跡特征：曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡始終夾在合外力的方向與速度的方向之間，而且向合外力的一側(cè)彎曲． (4)能量特征：如果物體所受的合外力始終和物體的速度垂直，則合外力對(duì)物體不做功，物體的動(dòng)能不變；若合外力不與物體的速度方向垂直，則合外力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能發(fā)生變化． 例1 (2018山東省泰安市上學(xué)期期中) 一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變．則該質(zhì)點(diǎn)( ) A．不可能做勻變速運(yùn)動(dòng) B．速度的大小保持不變 C．速度的方向總是與該恒力的方向垂直 D．任意相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量總相同 答案 D 解析 施加的恒力即為質(zhì)點(diǎn)的合力，所以做勻變速運(yùn)動(dòng)，若該恒力的方向與速度方向的夾角不為90，則速度大小一定變化，A、B錯(cuò)誤；速度的方向與恒力的方向的夾角多樣化，不一定總垂直，C錯(cuò)誤；由于做勻變速運(yùn)動(dòng)，即加速度恒定，所以根據(jù)Δv＝aΔt可知任意相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量總相同，D正確． 變式1 (2018湖北省黃岡市質(zhì)檢)如圖2是碼頭的旋臂式起重機(jī)，當(dāng)起重機(jī)旋臂水平向右保持靜止時(shí)，吊著貨物的天車沿旋臂向右勻速行駛，同時(shí)天車又使貨物沿豎直方向先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)．該過(guò)程中貨物的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是下圖中的( ) 圖2 答案 C 解析 貨物在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平行四邊形定則，知合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上，軌跡為曲線，貨物的加速度先向上后向下，因?yàn)榧铀俣鹊姆较虼笾轮赶蜍壽E的凹側(cè)，故C正確． 命題點(diǎn)二 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1．分析運(yùn)動(dòng)的合成與分解問(wèn)題時(shí)，一般情況下按運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行分解． 2．要注意分析物體在兩個(gè)方向上的受力及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分別在兩個(gè)方向上列式求解． 3．兩個(gè)方向上的分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，這常是處理運(yùn)動(dòng)分解問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)． 例2 (多選)(2018廣東省韶關(guān)市質(zhì)檢)在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)人頂著直桿以速度v0水平勻速前進(jìn)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，猴子沿桿向上移動(dòng)的高度為h，人頂桿沿水平地面移動(dòng)的距離為x，如圖3所示．關(guān)于猴子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖3 A．相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線 B．相對(duì)地面做勻加速曲線運(yùn)動(dòng) C．t時(shí)刻猴子對(duì)地速度的大小為v0＋at D．t時(shí)間內(nèi)猴子對(duì)地的位移大小為 答案 BD 解析 猴子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，合速度與合加速度不在同一條直線上，所以猴子運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線，故A錯(cuò)誤．猴子在水平方向上的加速度為0，在豎直方向上有恒定的加速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成，知猴子做曲線運(yùn)動(dòng)的加速度不變，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故B正確．t時(shí)刻猴子在水平方向上的速度為v0，在豎直方向上的分速度為at，所以合速度v＝，故C錯(cuò)誤．在t時(shí)間內(nèi)猴子在水平方向和豎直方向上的位移分別為x和h，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成，知合位移大小為，故D正確． 變式2 (2019福建省廈門(mén)市調(diào)研)如圖4所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向運(yùn)動(dòng)，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板為參照物( ) 圖4 A．帆船朝正東方向航行，速度大小為v B．帆船朝正西方向航行，速度大小為v C．帆船朝南偏東45方向航行，速度大小為v D．帆船朝北偏東45方向航行，速度大小為v 答案 D 解析 以帆板為參照物，帆船具有正東方向的速度v和正北方向的速度v，所以帆船相對(duì)帆板的速度v相對(duì)＝v，方向?yàn)楸逼珫|45，D正確． 命題點(diǎn)三 小船渡河模型 1．船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)：是水流的運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)． 2．三種速度：船在靜水中的速度v船、水的流速v水、船的實(shí)際速度v. 3．兩類問(wèn)題、三種情景 渡河時(shí)間最短 當(dāng)船頭方向垂直河岸時(shí)，渡河時(shí)間最短，最短時(shí)間tmin＝ 渡河位移最短 如果v船>v水，當(dāng)船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cosθ＝v水時(shí)，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河寬d 如果v船下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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