高考核动力高考物理一轮复习 4.1曲线运动 运动的合成与分解课件.ppt

第1单元曲线运动运动的合成与分解 填一填 1 曲线运动的速度特点质点做曲线运动时 在某一时刻的瞬时速度的方向就是通过这一点的方向 所以曲线运动一定是运动 但变速运动不一定是曲线运动 切线 变速 2 做曲线运动的条件 1 从运动学角度 物体的加速度方向跟它的不在同一直线上 物体就做曲线运动 2 从动力学角度 如果物体所受的方向跟物体的不在同一直线上 物体就做曲线运动 速度方向 合力 速度方向 1 分运动和合运动一个物体同时参与几个运动 参与的这几个运动都是 物体的实际运动就是 分运动 合运动 2 运动的合成 即由几个求合运动 1 同一条直线上的两分运动的合成 同向 反向 2 不在同一条直线上的两分运动的合成 按照进行合成 如图所示 3 两个分运动垂直时或正交分解后的合成a tan 为a与ax的夹角 s tan 为s与sx的夹角 v tan 为v与vx的夹角 3 运动的分解 是运动合成的 分解原则 根据运动的效果分解或分解 4 合运动的性质和轨迹 由两分运动的性质即与的方向关系决定 若合加速度 则为匀变速运动 否则为非匀变速运动 若方向与方向在同一直线上则为直线运动 否则为曲线运动 5 合运动与分运动的关系 合运动的性质和轨迹由分运动的合初速度与合加速度的方向关系决定 若合初速度与合加速度二者共线 合运动为直 二者不共线为 加速度恒定 合运动为匀变速运动 两个直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动由两个分运动的性质决定 具体有以下几种可能情况 练一练 1 一质点在某段时间内做曲线运动 则在这段时间内 a 速度一定不断改变 加速度也一定不断改变b 速度一定不断改变 加速度可以不变c 速度可以不变 加速度一定不断地改变d 速度可以不变 加速度也可以不变 解析 做曲线运动的物体速度方向不断改变 加速度一定不为零 但加速度可能改变也可能不变 所以做曲线运动的物体可以是匀变速运动也可以是非匀变速运动 答案 b 2 做曲线运动的物体 a 速度一定改变b 动能一定改变c 加速度一定改变d 机械能一定改变 解析 物体做曲线运动时速度的方向一定变化 速度的大小不一定变化 a正确 而动能是标量 大小与速度的平方成正比 与速度的方向无关 b错误 若物体运动中所受合外力是恒力 则加速度不变 如平抛运动 c错误 除重力外若物体不受其他外力或其他外力不做功 则其机械能不变 d错误 答案 a 3 关于曲线运动的性质 以下说法正确的是 a 曲线运动一定是变速运动b 曲线运动一定是变加速运动c 变速运动不一定是曲线运动d 运动物体的速度大小 加速度大小都不变的运动一定是直线运动 解析 曲线运动的速度方向是时刻发生变化的 因此是变速运动 a正确 加速度是否发生变化要看合外力是否发生变化 斜向上抛到空中的物体做曲线运动 但加速度大小不变 b错误 变速运动也可能是只有速度的大小发生变化 它就不是曲线运动 c正确 由匀速圆周运动知 d错误 答案 ac 4 如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹 铅球视为质点 a b c为曲线上的三点 关于铅球在b点的速度方向 下列说法正确的是 a 沿ab的方向b 沿bc的方向c 沿bd的方向d 沿be的方向 解析 由于做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向 因此 铅球在b点的速度方向沿bd方向 c正确 答案 c 考点一合运动的性质与轨迹判断 考点梳理 1 加速度 或合外力 方向与速度方向的关系 2 合力方向与轨迹的关系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 合力方向指向曲线的 凹 侧 3 速率变化情况判断 1 当合力方向与速度方向的夹角为锐角时 物体的速率增大 2 当合力方向与速度方向的夹角为钝角时 物体的速率减小 3 当合力方向与速度方向垂直时 物体的速率不变 典例应用 各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机 如图所示 该起重机的旋臂保持不动 可沿旋臂 行走 的天车有两个功能 一是吊着货物沿竖直方向运动 二是吊着货物沿旋臂水平运动 现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶 同时又启动天车上的起吊电动机 使货物沿竖直方向向上做匀减速运动 此时 我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的 课堂笔记 由于货物在水平方向做匀速运动 在竖直方向做匀减速运动 故货物所受的合外力竖直向下 由曲线运动的特点 所受的合外力要指向圆弧内侧可知 对应的运动轨迹可能为d 答案 d 总结提升 曲线运动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曲线的 凹 侧 某学生在体育场上抛出铅球 其运动轨迹如图所示 已知在b点时的速度方向与加速度方向相互垂直 则下列说法中正确的是 a d点的速率比c点的速率大b d点的加速度比c点的加速度大c 从b到d加速度与速度始终垂直d 从b到d加速度与速度的夹角先增大后减小 解析 铅球做斜抛运动 根据曲线运动的条件和题设中在b点的速度方向与加速度方向相互垂直 即竖直方向上的分速度为零 可判断b点是轨迹的最高点 根据加速度和速度方向间的关系可知a项正确 d点和c点的加速度一样大 都等于重力加速度 b错 过了b点后 在d点加速度与速度不可能再垂直 c错 根据曲线运动的特点 可判断从b点到d点加速度与速度的夹角一直减小 d错 答案 a 考点二运动的合成与分解及应用 考点梳理 1 合运动与分运动的关系 2 两个直线运动的合运动性质的判断根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是直线运动还是曲线运动 3 关联 速度问题 1 绳 杆等有长度的物体 在运动过程中 其两端点的速度通常是不一样的 但两端点的速度是有联系的 称之为 关联 速度 关联速度的关系 沿杆 或绳 方向的速度分量大小相等 2 绳 杆两端点的速度是其各分速度的合速度 温馨提示 物体做曲线运动时速度的方向是不断变化的 因此合力方向与速度方向的夹角往往是改变的 所以物体的速率增大或减小的规律也可以是改变的 典例应用 如图所示 一个长直轻杆两端分别固定一个小球a和b 两球的质量均为m 两球半径忽略不计 杆ab的长度为l 现将杆ab竖直靠放在竖直墙上 轻轻振动小球b 使小球b在水平地面上由静止向右运动 求当a球沿墙下滑距离为时a b两球的速度va和vb的大小 不计一切摩擦 解题指导 解答本题时要注意两点 1 a b两球的实际运动是它们各自的合运动 2 a b两球沿杆方向的分速度相等 人用绳子通过定滑轮拉物体a a穿在光滑的竖直杆上 当以速度v0匀速地拉绳使物体a到达如图所示位置时 绳与竖直杆的夹角为 则物体a实际运动的速度是 答案 d 小船渡河模型1 模型构建在运动的合成与分解问题中 两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动 其中一个速度大小和方向都不变 另一个速度大小不变 方向在180 范围内 在速度不变的分运动所在直线的一侧 变化 我们对合运动或分运动的速度 时间 位移等问题进行研究 这样的运动系统可看作 小船渡河模型 2 模型展示 3 三种速度 v1 水的流速 v2 船在静水中的速度 v 船的实际速度 4 三种情景 14分 一小船渡河 河宽d 180m 船在静水中的速度为v1 5m s 水流速度v2 2 5m s 求 1 欲使船在最短的时间内渡河 船头应朝什么方向 用多长时间 位移是多少 2 欲使船渡河的航程最短 船头应朝什么方向 用多长时间 位移是多少 总结提升 1 解这类问题的关键是 正确区分分运动和合运动 2 运动分解的基本方法 按实际运动效果分解 1 确定合速度的方向 就是物体的实际运动方向 2 根据合速度产生的的实际运动效果确定分速度的方向 3 运用平行四边形定则进行分解 2015 河南洛阳统考 船在静水中的速度与时间的关系如图甲所示 河水的流速与船离河岸的距离的变化关系如图乙所示 则当船沿渡河时间最短的路径渡河时 a 船渡河的最短时间为60sb 要使船以最短时间渡河 船在行驶过程中 船头必须始终与河岸垂直c 船在河水中航行的轨迹是一条直线d 船在河水中的最大速度是5m s 答案 bd 模拟题组 1 2015 淮南月考 质点做曲线运动从a到b速率逐渐增加 如图所示 有四位同学用示意图表示a到b的轨迹及速度方向和加速度的方向 其中正确的是 解析 由牛顿第二定律可知 加速度a与合力的方向相同 指向曲线的凹侧 另外速度v的方向沿曲线的切线方向 故b c项均错误 由于质点从a到b速率逐渐增加 则加速度与速度的夹角应小于90 综上可知 只有d项正确 答案 d 2 2015 南昌月考 如图所示 水平面上固定一个与水平面夹角为 的斜杆a 另一竖直杆b以速度v水平向左做匀速直线运动 则从两杆开始相交到最后分离的过程中 两杆交点p的速度方向和大小分别为 答案 c 高考题组 3 2014 四川理综 8 1 小文同学在探究物体做曲线运动的条件时 将一条形磁铁放在桌面的不同位置 让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动 得到不同轨迹 图中a b c d为其中四条运动轨迹 磁铁放在位置a时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 磁铁放在位置b时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 实验表明 当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 选填 在 或 不在 同一直线上时 物体做曲线运动 解析 力改变运动状态 当力与速度共线时物体做直线运动 不共线时物体做曲线运动 物体做曲线运动总是由初速度方向弯向合外力方向 且只能无限接近合外力方向 答案 bc不在4 2014 四川理综 4 有一条两岸平直 河水均匀流动 流速恒为v的大河 小明驾着小船渡河 去程时船头指向始终与河岸垂直 回程时行驶路线与河岸垂直 去程与回程所用时间的比值为k 船在静水中的速度大小相同 则小船在静水中的速度大小为 答案 b 新题快递 5 2014年夏 四川广安县遭遇百年不遇洪水 武警战士驾驶冲锋舟营救被困群众 某段时间内冲锋舟的运动规律为x 2t2 6t y 1 5t2 4t xoy为直角坐标系