2019高考物理一轮复习 第四章《曲线运动与万有引力》第1课时 曲线运动 运动的合成与分解课件 新人教版

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(4)分运动的位移、速度、加速度与合运动的位移、速度、加速
度间满足平行四边形定则.( √ ) (5)合运动不一定是物体的实际运动.( × )
1.(多选)如图所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方,现 假使三角板沿刻度尺水平向右匀速运动的同时,一支铅笔从三角板 直角边的最下端,由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动,下列 关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断中,正确的是 ( )
解析:AC [由运动的独立性并结合 v-t 图象可得,在最初 4 s 内 y 轴方向的位移 y=8 m,x 轴方向的位移 x=8 m,由运动的合成 得物体的位移 s= x2+y2=8 2 m,A 正确.在 0~4 s 内,物体的 加速度 a=ay=1 m/s2,初速度 v0=vx0=2 m/s,即物体的加速度与速 度不共线,物体做曲线运动.4 s 末物体的速度与 x 轴正方向夹角的正 切 tan α=vvxy=42=2,在 4~6 s 内,加速度与 x 轴正方向夹角的正切 tan β=aaxy=--21=2,初速度与加速度共线,物体做直线运动,C 正 确,B、D 错误.]
第1课时 曲线运动 运动的合成与分解
1.通过课本知识的梳理和题组的训练,自主悟透曲线运动的概 念、特点及条件.
2.通过课本知识的梳理和题组的训练,自主悟透运动的合成与 分解法则.
3.通过师生的共研,掌握小船渡河问题的处理方法. 4.通过师生的共研,掌握一种物理模型——绳(杆)端速度分解 模型.
考点一 物体做曲线运动的条件及轨迹
解析:D [以帆板为参照物,帆船具有正东方向 的速度 v 和正北方向的速度 v,所以帆船相对帆板的 速度 v 相对= 2v,方向为北偏东 45°,D 正确.]
3.(多选)质量为 0.2 kg 的物体在水平面上运动,它的两个正交 分速度图线分别如图甲、乙所示,由图可知 ( )
A.最初 4 s 内物体的位移为 8 2 m B.从开始至 6 s 末物体都做曲线运动 C.最初 4 s 内物体做曲线运动,接下来的 2 s 内物体做直线运 动 D.最初 4 s 内物体做直线运动,接下来的 2 s 内物体做曲线运 动
1.曲线运动 (1)速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的 切线方向 . (2)运动的性质:做曲线运动的物体,速度的 方向 时刻在改变, 所以曲线运动一定是 变速 运动. (3)曲线运动的条件:物体所受 合外力 的方向跟它的速度方向不 在同一条直线上或它的 加速度 方向与速度方向不在同一条直线上.
匀加速直线 运动
两个初速度不为零的 匀变速直线运动
如果 v 合与 a 合共线,为 匀变速直线 运动 如果 v 合与 a 合不共线,为 匀变速曲线 运动
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.
(1)两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等.( √ ) (2)合运动的速度一定比分运动的速度大.( × ) (3)只要两个分运动为直线运动,合运动一定是直线运动.( × )
分析小船渡河问题时主要是利用了合运动与分运动的哪些关 系?
答案:等效性、等时性和分运动的独立性.
[典例] (68520079)一艘小船渡河,河宽 d=180 m,水流速度 v1=2.5 m/s.若船在静水中的速度为 v2=5 m/s.求:
(1)欲使船在最短时间内渡河,船头应朝什么方向?用多长时 间?位移是多少?
所以当船头向上游偏 30°时航程最短.
x′=d=180 m
t′=v2cods
30°=5180 s=24 23
3s
[答案] 见解析
求解小船渡河问题的方法 求解小船渡河问题有两类:一是求最短渡河时间,二是求最短 渡河位移.无论哪类都必须明确以下四点: (1)解决这类问题的关键是:正确区分分运动和合运动,船的航 行方向也就是船头指向方向的运动,是分运动.船的运动也就是船 的实际运动,是合运动,一般情况下与船头指向不共线.
处理运动合成与分解问题的技巧 1.分析运动的合成与分解问题时,要注意运动的分解方向,一 般情况按运动效果进行分解,切记不可按分解力的思路来分解运动. 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. 3.两个分方向上的运动具有等时性,这常是处理运动分解问题 的关键点.
考点三 小船பைடு நூலகம்河问题
A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
[解析] BC [质点一开始做匀速直线运动,处于平衡状态,施 加恒力后,则该质点的合外力为该恒力.①若该恒力方向与质点原 运动方向不共线,则质点做曲线运动,质点速度方向时刻与恒力方 向不同,故 A 错;②若 F 的方向某一时刻与质点运动方向垂直,之 后质点做曲线运动,力与运动方向夹角会发生变化,例如平抛运动, 故 B 正确;③由牛顿第二定律可知,质点加速度方向与其所受合外 力方向相同,故 C 正确;④根据加速度的定义,相等时间内速度变 化量相同,速率变化量不一定相同,故 D 错.]
s 短=d.船头指向上游与河岸夹角为 α,cos α=
v2 v1
.
③过河路径最短(v2>v1 时):合速度不可能垂直于河岸,无法垂 直渡河.确定方法如下:如图所示,以 v2 矢量末端为圆心,以 v1 矢 量的大小为半径画弧,从 v2 矢量的始端向圆弧作切线,则合速度沿 此切线方向航程最短.由图可知:cos α=vv21 ,最短航程:s 短=cods α =vv21d .
2.合外力方向与轨迹的关系 物体做曲线运动的轨迹一定夹在 合外力 方向与 速度 方向之 间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧. 3.速率变化情况判断 (1)当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率 增大 . (2)当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率 减小 . (3)当合外力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变.
2.(2015·广东理综)如图所示,帆板在海面上以速度 v 朝正西方 向运动,帆船以速度 v 朝正北方向航行,以帆板 为参照物( )
A.帆船朝正东方向航行,速度大小为 v B.帆船朝正西方向航行,速度大小为 v C.帆船朝南偏东 45°方向航行,速度大小 为 2v D.帆船朝北偏东 45°方向航行,速度大小为 2v
A.加速度大小为Fm3的匀变速直线运动 B.加速度大小为 2mF3的匀变速直线运动 C.加速度大小为 2mF3的匀变速曲线运动 D.匀速直线运动
解析:BC [物体在 F1、F2、F3 三个共点力作用下做匀速直线 运动,必有 F3 与 F1、F2 的合力等大反向,当 F3 大小不变,方向改 变 90°时,F1、F2 的合力大小仍为 F3,方向与改变方向后的 F3 夹角 为 90°,故 F 合= 2F3,加速度 a=Fm合= 2mF3.若初速度方向与 F 合方 向共线,则物体做匀变速直线运动;若初速度方向与 F 合方向不共线, 则物体做匀变速曲线运动,综上所述本题选 B、C.]
2.如图所示,两次渡河时船对水的速度大小和方向都不变.已
知第一次实际航程为 A 至 B,位移为 x1,实
际航速为 v1,所用时间为 t1.由于水速增大,
第二次实际航程为 A 至 C,位移为 x2,实际
航速为 v2,所用时间为 t2,则( )
A.t2>t1,v2=xx21v1
(2)运动分解的基本方法,按实际效果分解,一般用平行四边形 定则沿水流方向和船头指向分解.
(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关,与水流速度无关. (4)求最短渡河位移时,根据船速 v 船与水流速度 v 水的大小情况 用三角形定则求极限的方法处理.
1.有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为 v 的大河.小明

合速度为倾斜方向, 垂直分速度为 v2=5 m/s. 渡河最短时间为 tmin=vd2=1850s=36 s v= v21+v22=52 5 m/s x=vt=90 5 m
(2)欲使船渡河航程最短,应垂直河岸渡河,船头应朝上游与垂 直河岸方向成某一夹角 α,如图乙所示.

有 v2sin α=v1 得 α=30°
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( )
kv A. k2-1
v B. 1-k2
kv C. 1-k2
v D. k2-1
解析:B [设大河宽度为 d,小船在静水中的速度为 v0,则去程 渡河所用时间 t1=vd0,回程渡河所用时间 t2= v20d-v2.由题知tt12=k, 联立以上各式得 v0= 1-v k2,选项 B 正确,选项 A、C、D 错误.]
判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.
(1)变速运动一定是曲线运动.(× ) (2)做曲线运动的物体速度大小一定发生变化.( ×) (3)做曲线运动的物体加速度可以为零.( ×) (4)做曲线运动的物体加速度可以不变.( √ ) (5)曲线运动可能是匀变速运动.( √ )
(多选)(2016·课标全国卷Ⅰ)一质点做匀速直线运动.现对其施 加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( )
1.(68520078)“神舟十一号”飞船在靠近轨道沿曲线从 M 点到 N 点的飞行过程中,速度逐渐减小,在此过程中“神舟十一号”所 受合力的方向可能是 ( )
解析:C [考虑到合力方向指向轨迹凹侧,且由 M 到 N 速率减 小可知,C 选项正确.]
2.(多选)质量为 m 的物体,在 F1、F2、F3 三个共点力的作用下 做匀速直线运动,保持 F1、F2 不变,仅将 F3 的方向改变 90°(大小不 变)后,物体可能做( )
小船渡河问题分析 (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)三种情景 ①过河时间最短:船头正对河岸时,渡河时间最短,t 短=vd1(d 为河宽) .
②过河路径最短(v2<v1 时):合速度垂直于河岸时,航程最短,
(3)等效性:各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相 同的 效果 .
3.合运动的性质判断
4.两个直线运动的合运动性质的判断
标准:看合初速度方向与合加速度方向是否共线.
两个互成角度的分运动 两个匀速直线运动
一个匀速直线运动、 一个匀变速直线运动
两个初速度为零的 匀加速直线运动
合运动的性质 匀速直线运动 匀变速曲线 运动
物体做曲线运动的轨迹特征 1.判断物体是做曲线运动还是做直线运动,关键要看 a 和 v 的 方向,两者方向在同一直线上则做直线运动,否则做曲线运动. 2.曲线上某点处合外力的方向在曲线上该点的切线的哪一侧, 曲线就向哪一侧弯曲;曲线上某点的加速度越大、速度越小,则曲 线轨迹弯曲越厉害,曲线轨迹必定夹在 a、v 方向之间.
A.笔尖留下的痕迹是一条抛物线 B.笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线 C.在运动过程中,笔尖运动的速度方向始终保持不变 D.在运动过程中,笔尖运动的加速度方向始终保持不变 解析:AD [笔尖水平方向是匀速直线运动,竖直方向是初速度 为零的匀加速直线运动,故笔尖做匀变速曲线运动,其轨迹是抛物 线,选项 A、D 正确.]
(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?
[审题指导] (1)审关键词:①最短时间渡河. ②渡河的航程最短. (2)思路分析:①欲使船在最短时间内渡河→船头应朝垂直河岸 方向. ②欲使船渡河的航程最短⇒船头应朝上游方向,船实际运动方 向应垂直于河岸.
[解析] (1)欲使船在最短时间内渡河,船头应朝垂直河岸方 向.当船头垂直河岸时,如图甲所示.
考点二 运动的合成与分解
1.遵循的法则 位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循 平行四边形定则. 2.合运动与分运动的关系 (1)等时性:合运动和分运动经历的 时间 相等,即同时开始、 同时进行、同时停止. (2)独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动 独立进行, 不受其他运动的影响.
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