福建省高中物理第一轮总复习-第4章第1讲曲线运动-运动的合成与分解鲁科版-新课标PPT课件.ppt

曲线运动曲线运动运动的合成与分解运动的合成与分解第四章主要内容要求说明运动的合成与分解斜抛运动只作定性要求抛体运动匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度匀速圆周运动的向心力离心现象万有引力定律及其应用环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度 曲线运动是高考的必考内容之一，特别是曲线运动的研究方法运动的合成与分解，运用这一方法解决平抛或类平抛运动在高考中时有出现(如2006年江苏卷第17题，2008年高考全国卷第14题，2009年高考福建卷第20题等)，分析近年的高考命题可以发现，高考对运动的合成与分解、平抛运动、圆周运动向心力和向心加速度的考查情有独钟，并经常与电场、磁场相关知识进行深度的综合命题 万有引力定律及其应用是高考的热点(2009年高考全国各地多套试卷都有相关命题，全国卷第19题，全国卷第26题，福建卷第14题，安徽卷第15题，山东卷第18题)，2010年福建卷第16题再次从命题背景和内容上侧重考查了万有引力定律在天体运动中的应用，还出现了考查引力大小的计算的问题(如全国卷与福建卷的“引力异常”问题)从题型来看，偏重于选择题的命题 曲线运动与其他知识的结合点较多，通常对平抛运动的考查和圆周运动的考查都是在以现实生活情景为背景的综合试题中进行因此本章的复习备考的重点应将平抛运动的研究方法和圆周运动的分析方法放在首位，并解决好方法的归纳、迁移、转化和类比 (1)平抛运动的研究方法是运动的合成与分解，正确理解运动的独立性原理是掌握此方法的关键同时，要学会灵活地将此方法转移应用于在其他环境中的类平抛运动中，“化曲为直”“化难为易”(2)描述圆周运动的物理量是一套自成体系的方法，首先要明确这些物理量之间的关系；其次研究圆周运动的关键在于寻找向心力的来源，因此正确进行受力分析是重要的前提，而后根据牛顿第二定律就可将力与运动学量联系起来另外还要重视圆周运动中的功能关系 (3)万有引力定律是力学的基本定律之一，在高中物理阶段，万有引力定律的应用主要是与圆周运动相结合解决简单的天体运动问题此类问题往往背景新颖、问题多变，但是其本质是简单的：一是天体(人造卫星)问题，由万有引力提供向心力；二是地球(或某星球)表面的物体，万有引力近似等于重力，此时可灵活选用公式进行求解复习过程中要注意在新背景中建立合适的物理模型一、曲线运动一、曲线运动1.定义：轨迹是曲线的运动定义：轨迹是曲线的运动.2.特特点点：速速度度的的时时刻刻改改变，是变速运动变，是变速运动.3.做做曲曲线线运运动动的的条条件件：质质点点所所受受合合外外力力(或或加加速速度度)的的方方向向与与速速度度方方向向上上.方向方向不在同一直线不在同一直线二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解1.运动合成与分解的法则：运动合成与分解的法则：.2.运动合成与分解中的几个关系：运动合成与分解中的几个关系：(1)等等时时性性：合合运运动动所所需需时时间间与与对对应应的的每每个个分运动所需时间相等分运动所需时间相等.(2)独独立立性性：一一个个物物体体可可以以同同时时参参与与几几个个不不同的分运动，各分运动独立进行，互不影响同的分运动，各分运动独立进行，互不影响.(3)等等效效性性：合合运运动动的的效效果果与与几几个个分分运运动动同同时时作作用用的的效效果果是是相相同同的的.(一一般般情情况况下下，质质点点的的实实际运动视为合运动际运动视为合运动).平行四边形定则平行四边形定则如何确定合运动的性质和轨迹如何确定合运动的性质和轨迹 一一个个物物体体在在共共点点力力作作用用下下处处于于平平衡衡，现去掉一个力，则物体现去掉一个力，则物体()A.不可能做匀变速直线运动不可能做匀变速直线运动B.可能做匀变速曲线运动可能做匀变速曲线运动C.不可能做匀加速直线运动不可能做匀加速直线运动D.可能静止可能静止物物体体原原来来所所处处的的平平衡衡状状态态，可可能能是是静静止止，也也可可能能是是匀匀速速直直线线运运动动.撤撤掉掉其其中中一一个个力力后后，物物体体所所受受到到的的合合力力方方向向可可能能与与速速度度方方向向在在同同一一直直线线上上，也也可可能能不不在在同同一一直直线线上上.若若撤撤掉掉其其中中一一个个力力前前物物体体处处于于静静止止，则则撤撤掉掉一一个个力力后后物物体体在在恒恒力力作作用用下下做做匀匀加加速速直直线线运运动动；若若撤撤掉掉某某一一个个力力前前物物体体做做匀匀速速运运动动，则则撤撤掉掉一一个个力力后后合合力力与与速速度度方方向向在在同同一一直直线线上上时时做做匀匀变变速速直直线线运运动动，合合力力与与速速度度方方向向不不在在同同一一直线上时做匀变速曲线运动直线上时做匀变速曲线运动.选项选项B正确正确.该该题题题题设设条条件件具具有有开开放放性性，解解答答时时需要全面考虑需要全面考虑.下下列列关关于于力力和和运运动动的的说说法法正正确确的是的是()A.物体在恒力作用下不可能做曲线运动物体在恒力作用下不可能做曲线运动B.物体在变力作用下不可能做曲线运动物体在变力作用下不可能做曲线运动C.物体在变力作用下有可能做曲线运动物体在变力作用下有可能做曲线运动D.物物体体所所受受合合外外力力方方向向与与它它的的速速度度方方向向不在一条直线上时，有可能做直线运动不在一条直线上时，有可能做直线运动如如图图4-1-1所所示示的的起起重重塔塔吊吊臂臂上上有有一一可可以以沿沿水水平平方方向向运运动动的的小小车车A，小小车车下下装装有有吊吊着着物物体体B的的吊吊钩钩，在在小小车车A与与物物体体B以以相相同同的的水水平平速速度度沿沿吊吊臂臂方方向向匀匀速速运运动动的的同同时时，吊吊钩钩将将物物体体向向上上吊吊起起，A、B之之间间的的距距离离以以d=H-2t2规规律律变变化化，则则物物体体做做()图图4-1-1A.速度大小不变的曲线运动速度大小不变的曲线运动B.速度大小减小的曲线运动速度大小减小的曲线运动C.加速度大小、方向均不变的曲线运动加速度大小、方向均不变的曲线运动D.加速度大小、方向均变化的曲线运动加速度大小、方向均变化的曲线运动物物体体B在在水水平平方方向向上上做做匀匀速速运运动动，在在竖竖直直方方向向上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动，其其位位移移与与时时间间的的变变化化关关系系为为s=2t2，加加速速度度a=4m/s2.根根据据矢矢量量合合成成法法则则可可得得：物物体体B运运动动中中的的合合速速度度方方向向沿沿斜斜向向左左上上方方，而而加加速速度度方方向向沿沿竖竖直直方方向向向向上上，即即物物体体B的的速速度度方方向向与与加加速速度度方方向向不不在在同同一一直直线线上上，故故其其合合运运动动为为匀匀变变速速曲曲线线运运动动，加加速速度度恒恒定定，但但速速度度越越来来越越大大，选选项项AB错误；选项错误；选项C正确；选项正确；选项D错误错误.解解决决此此类类运运动动合合成成问问题题有有两两个个关键：关键：(1)首首先先根根据据矢矢量量合合成成法法则则，结结合合分分运运动动形形式式掌掌握握合合运运动动的的速速度度、加加速速度度特特点；点；(2)根根据据物物体体做做曲曲线线运运动动或或直直线线运运动动的的条条件件判判断断物物体体合合运运动动的的形形式式；除除要要求求把把握握以以上上两两个个关关键键之之外外，还还要要结结合合题题意意运运用用数数学学知知识识挖挖掘掘物物体体B在在竖竖直直方方向向上上的分运动形式的分运动形式.在在封封闭闭且且足足够够长长的的玻玻璃璃管管中中装装满满清清水水,水水中中放放一一蜡蜡球球(直直径径略略小小于于玻玻璃璃管管的的内内径径).将将玻玻璃璃管管竖竖直直放放置置,蜡蜡球球在在玻玻璃璃管管内内每每1s 上上升升的的距距离离都都是是5cm.从从t=0开开始始,在在蜡蜡球球上上升升的的同同时时,将将玻玻璃璃管管由由静静止止水水平平向向右右匀匀加加速速平平移移,每每1s通通过过的的水水平平位位移移依依次次是是4cm、12cm、20cm、28cm试试分析、计算分析、计算:(1)蜡蜡球球做做直直线线运运动动还还是是做做曲曲线线运运动动,简简述述你你的理由的理由;(2)蜡球在蜡球在t=2s时的运动速度时的运动速度.(1)蜡球做匀变速曲线运动；蜡球在水平方向蜡球做匀变速曲线运动；蜡球在水平方向上向右做匀加速直线运动，竖直方向做匀速上向右做匀加速直线运动，竖直方向做匀速直线运动，其合运动为匀变速曲线运动直线运动，其合运动为匀变速曲线运动(2)蜡球在蜡球在t=2s时的运动速度大小为时的运动速度大小为16.8cm/s,方向与水平方向成方向与水平方向成a=arctan5/16角角运动独立性的理解与应用运动独立性的理解与应用 小小船船在在静静水水中中速速度度为为v,今今小小船船要要渡渡过过一一条条河河流流，渡渡河河时时小小船船垂垂直直对对岸岸划划行行.若若小小船船划划至至河河中中间间时时，河河水水流流速速忽忽然然增增大大，则则渡渡河河时时间间与与预预定定时时间间相比，将相比，将()A.增长增长B.不变不变C.缩短缩短D.无法确定无法确定假假若若河河水水不不流流动动，小小船船在在静静水水中中将将垂垂直直对对岸岸划划行行；假假如如小小船船不不划划行行，小小船船将将随随河河水水一一起起向向下下游游漂漂动动.以以上上这这两两个个运运动动具具有有独独立立性性，即即无无论论河河水水是是否否流流动动、无无论论河河水水流流动动速速度度大大小小如如何何，小小船船在在垂垂直直河河岸岸方方向向上上的的分分运运动动总总不不受受沿沿河河水水流流动动方方向向上上分分运运动动的的影影响响.因因而而河河水水流流速速的的忽忽然然增增大大不不影影响响小小船船在在垂垂直直河河岸岸方方向向分分运运动动时时间间，小小船船渡渡河河时时间间不不变变(注注意意：小小船船运运动动轨轨迹迹、到到达达对对岸岸地地点点会会变变化化).选项选项B正确正确.由由运运动动和和力力之之间间关关系系可可知知，物物体体的的运运动动性性质质决决定定于于其其受受到到的的合合外外力力与与速速度度之之间间的的关关系系.物物体体在在某某一一方方向向上上的的分分运运动动性性质质决决定定于于该该方方向向上上的的分分力力与与分分速速度度之之间间的的关关系系，而而与与物物体体在在其其他他方方向向上上受受到到的的力力无无关关.如如本本题题中中的的小小船船无无论论在在河河流流方方向向上上是是否否有有运运动动或或运运动动情情况况如如何何变变化化，垂垂直直河河流流方方向向的的分分运运动动都都不不会会随随之之变化变化.如如图图4-1-2所所示示，水水平平抛抛出出的的物物体体，抵抵达达斜斜面面上上端端P处处，其其速速度度方方向向恰恰好好沿沿斜斜面面方方向向，然然后后沿沿斜斜面面无无摩摩擦擦滑滑下下，下下列列图图象象是是描描述述物物体体沿沿x方方向向和和y方方向向运运动动的的速速度度时时间间图图象象，其其中中正正确确的是的是()图图4-1-2 分析x、y两个方向上的受力，推知a的大小(图线中的斜率)关于绳拉物体运动的速度分解关于绳拉物体运动的速度分解 如如图图4-1-3所所示示，在在离离水水面面高高为为H的的岸岸边边有有人人以以v0的的速速度度匀匀速速向向左左拉拉绳绳使使船船靠靠岸岸，船船靠靠岸岸的的速速度度是是2v0时时，船船到到定定滑滑轮轮的的水水平平距距离离s是多少？是多少？图图4-1-3设设此此时时绳绳与与水水面面的的夹夹角角为为，对对船船的的速速度度进进行行分分解解，如如图图所所示示，有有，所以所以=60因此因此(1)本本题题的的解解题题关关键键是是明明确确船船的的实实际际运运动动是是合合运运动动，其其速速度度为为合合速速度度，可可把把此此速速度度分分解解到到沿沿绳绳收收缩缩的的方方向向(即即与与拉拉绳绳的的速速度度相相同同)和和垂垂直直绳绳(使使绳绳绕绕轴轴转转动动)两两个个方方向向上上.容容易易出出现现的的错错误误解解法法是是把把拉拉绳绳的的速速度度当当成成合合速速度度，然然后后分分解解成竖直向上和水平方向成竖直向上和水平方向.(2)用用不不可可伸伸长长的的绳绳连连接接的的各各物物体体的的速速度度不不相相同同，但但其其速速度度在在绳绳方方向向的的投投影影是相同的是相同的.如如图图4-1-4所所示示，在在水水平平地地面面上上做做匀匀速速直直线线运运动动的的汽汽车车，通通过过定定滑滑轮轮用用绳绳子子吊吊起起一一个个物物体体，若若汽汽车车和和被被吊吊物物体体在在同同一一时时刻刻的的速速度度分分别别为为v1和和v2，则则下面说法正确的是下面说法正确的是()A.物体做匀速运动，且物体做匀速运动，且v1=v2B.物体做减速运动，且物体做减速运动，且v1v2C.物体做加速运动，且物体做加速运动，且v1v2D.物体做加速运动，且物体做加速运动，且v1v2图图4-1-4可以根据连接体沿绳方向投影的分速度相可以根据连接体沿绳方向投影的分速度相同，找出汽车速度与物体速度的关系式：同，找出汽车速度与物体速度的关系式：v1cosa=v2，a为绳与水平方向夹角为绳与水平方向夹角1.某质点同时受到同一平面内的几个力的作用而做匀速直线运动，在运动过程中撤去某一个力，则该质点(其余力为恒力)()A一定做匀加速直线运动 B一定做匀减速直线运动C其轨迹可能是抛物线 D可能做匀速圆周运动【解析】撤去其中一个力则余下的力的合力为恒力，但质点初速度方向不确定，故可判断该质点的运动是匀变速的，但曲线还是直线不能确定 C2.(2010江苏卷)如图415所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度()A大小和方向均不变B大小不变，方向改变C大小改变，方向不变D大小和方向均改变图415A【解析】笔匀速向右移动时，x随时间均匀增长，y随时间均匀减小，说明橡皮水平方向匀速运动，竖直方向也是匀速运动所以橡皮实际运动是匀速直线运动，A正确3.在平面上运动的物体，其x方向上的分速度vx和y方向上的分速度vy随时间变化的图线如图416所示，则最能反映物体运动轨迹的是下图中的()图416C【解析】该物体在x方向做匀速直线运动，在y方向做初速度为零的匀加速直线运动，其合运动为类平抛运动(其初速度方向沿x方向)4.如图417所示，平行竖直的两块钢板高为H，相距距离为s，现从左上方D点水平抛出一个小球，球在C、B两处与板发生弹性碰撞后刚好落到A点，则B、C、D三点高度之比为()A135B985C589D无法确定 图417C【解析】虽然小球在水平方向不断受到碰撞，但在竖直方向上从开始就做自由落体运动且该分运动不受影响；小球在水平方向上的各段内(DC段、CB段、BA段)匀速运动时间相等，故小球在DC段、CB段、BA段的竖直方向位移之比为135，则B、C、D高度之比为589，故选项C正确5.一个物体以初速度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418中实线所示，图中B为轨迹上的一点，虚线是过A、B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()图418A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图418答案：C【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，施力物体一定在区域，若受斥力作用，则施力物体一定是在区域6.在抗洪抢险中，战士驾驶摩托艇救人，假设江岸是直的，洪水沿江而下，水流速度为v1，摩托艇在静水中的航速为v2，战士救人地点A离岸边最近处O点的距离为d，若战士想在最短时间内将人送上岸，则摩托艇登陆的地点离O点的距离为()C【解析】先运用矢量三角形方法进行速度合成，同时建立题设距离组成的几何三角形，再根据速度矢量三角形与该几何三角形相似关系求解7.如图419所示，在不计滑轮质量、摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是()A绳子拉力大于物体A的重力B绳子拉力等于物体A的重力C绳子拉力小于物体A的重力D拉力先大于重力，后变为小于重力【解析】车水平向右的速度(即绳末端速度)为合速度，其分速度在沿绳子方向和垂直绳子方向，物块A加速上升图419A8.两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边同时以相同的速度分别发出小球A和B，如图4110所示，设球与框边碰撞时无机械能损失，不计摩擦，则两球回到最初出发的框边的先后是()图4110AA球先回到出发框边BB球先回到出发框边C两球同时回到出发框边D因两框长度不明，故无法确定哪一个先回到出发框边图4110答案：C【解析】根据运动的独立性关系可知，A、B两球沿垂直长边框方向的分运动完全一样，故两球同时回到出发边框9.有一项趣味竞赛，从光滑桌面的角A向B发射一个乒乓球，要求参赛者在角B处用细管吹，将乒乓球吹进角C处的圆圈中，赵、钱、孙、李四位参赛者的吹气方向如图4111中各自的箭头所示，其中有可能成功的参赛者是()A赵 B钱C孙 D李图4111C【解析】要使从A向B运动的小球能到达C处，则小球在AB方向应做减速分运动，在沿BC方向做加速分运动根据运动的独立关系可知只有孙的吹气方向正确10.在有大风的情况下，一个小球自A点竖直向上抛出，其运动轨迹如图4112所示(小球的运动可看做竖直上抛运动和水平方向初速度为零的匀加速直线运动的合运动)小球的运动轨迹上A、B两点在同一水平线上，M点为轨迹的最高点若风力的大小恒定、方向水平向右，小球抛出时的动能为4J，在M 点处它的动能为2J，不计其他阻力求：图4112