2015年高考物理一轮复习PPT课件:第4章 第1讲

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图 4-1-8
【典例】 一小船渡河,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?
观察到货物运动的轨迹可能是下图中的
( ).
图4-1-3
解析 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
【跟踪短训】
1.某学生在体育场上抛出铅球,其运动轨迹如图4-1-4所
4.如图4-1-7所示,从广州飞往上海的波音737航班上午
10点到达上海浦东机场,若飞机在降落过程中的水平分速
度为60 m/s,竖直分速度为6 m/s,已知飞机在水平方向做
加速度大小等于2 m/s2的匀减速直线运动,在竖直方向做
加速度大小等于0.2 m/s2的匀减速直线运动,则飞机落地
之前
( ).
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
图4-1-4
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
答案 AB
热点一 合运动的性质与轨迹判断
1.合力方向与轨迹的关系 无力不拐弯,拐弯必有力.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.
2.合力方向与速率变化的关系 (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.
热点二 运动的合成与分解及应用
1.合运动与分运动的关系 (1)运动的独立性 一个物体同时参与两个(或多个)运动,其中的任何一个运 动并不会受其他分运动的干扰,而保持其运动性质不变, 这就是运动的独立性原理.虽然各分运动互不干扰,但是 它们共同决定合运动的性质和轨迹.
(2)运动的等时性 各个分运动与合运动总是同时开始,同时结束,经历时间 相等(不同时的运动不能合成). (3)运动的等效性 各分运动叠加起来与合运动有相同的效果.
【典例1】 各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机,如图4
-1-3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,
使货物沿竖直方向做匀减速运动.此时,我们站在地面上
线如图4-1-6甲、乙所示.则
( ).
图4-1-6
A.t=0时,物体速度的大小为3 m/s B.t=8 s时,物体速度的大小为4 m/s C.t=8 s时,物体速度的方向与x轴正向夹角为37° D.t=8 s时,物体的位置坐标为(24 m,16 m)
解析 由题图可知,t=0 时刻,vx=3 m/s,vy=0,所以 t =0 时刻,物体的速度大小 v0=3 m/s,A 正确;t=8 s 时, vx=3 m/s,vy=4 m/s,物体的速度大小 v= v2x+v2y=5 m/s,B 错误;速度方向与 x 轴正向夹角设为 α,则 tan α =vvxy=43,α=53°,C 错误;t=8 s 时,物体的位置坐标 x =vxt=24 m,y=12ayt2=16 m,所以 t=8 s 时,物体的位 置坐标为(24 m,16 m),D 正确.
答案 D
物理建模 4.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”.
2.一个物体以初速度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中实线所
示,图4-1-5中B为轨迹上一点,虚线是过A、B两点并
与运动轨迹相切的直线,虚线和实线将水平面划分为图示
的5个区域.则关于该施力物体位置的判断,下列说法中
正确的是
( ).
图4-1-5
A.如果这个力是引力,则施力物体一定在④区域 B.如果这个力是引力,则施力物体一定在②区域 C.如果这个力是斥力,则施力物体一定在②区域 D.如果这个力是斥力,则施力物体可能在①或③区域
2.运动的合成与分解 (1)基本概念 ①运动的合成:已知_分__运__动__求合运动. ②运动的分解:已知_合__运__动__求分运动. (2) 分 解 原 则 : 根 据 运 动 的 _实__际__效__果____ 分 解 , 也 可 采 用 __正__交__分__解____. (3)遵循的规律: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____.
解析 如果这个力是引力,则施力物体一定在④区域,这 是因为曲线运动的轨迹应介于合外力的方向与速度的方向 之间,且弯向合外力的一侧,选项A正确;如果这个力是 斥力,在①②③⑤区域内任取一点分别与A、B两点相连 并延长,可发现①③⑤区域的各点,对应轨迹不在合外力 方向和速度方向之间,而②区域的点,对应轨迹在合外力 方向和速度方向之间,因此选项C正确. 答案 AC
4.(单选)如图4-1-1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 C.沿BD的方向
图4-1-1 B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
第1讲 曲线运动 运动的合成与分解
运动的合成与分解 (考纲要求 Ⅱ)
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:
2.(单选)关于运动的合成,下列说法中正确的是 ( ). A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B.两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等 C.只要两个分运动是直线运动,合运动就一定是直线运 动 D.两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动 答案 B
3.(多选)关于曲线运动的性质,以下说法正确的是 ( ).
判断正误,正确的划“√”,错误的划
“×”.
(1)速度发生变化的运动,一定是曲线运动.
()
(2)曲线运动的物体加速度一定是变化的.
()
(3)两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等.
()
(4)只要两个分运动是直线运动,合运动一定是直线运动.
()
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
基础自测
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
1.(单选)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.运动的合成与分解的运算法则 运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速 度、加速度的合成与分解,由于它们均是矢量,故合成与 分解都遵守平行四边形定则.
【典例2】 质量为m=2 kg的物体在光滑的水平面上运动,
在水平面上建立xOy坐标系,t=0时物体位于坐标系的原
点O.物体在x轴和y轴方向的分速度vx、vy随时间t变化的图
C.橡皮的运动轨迹是一条直线
图4-1-2
D.橡皮在图示虚线位置时的速度大小为 v cos2θ+1
解析 悬挂橡皮的细线一直保持竖直,说明橡皮水平方向 具有和铅笔一样的速度,A 正确;在竖直方向上,橡皮的 速度等于细线收缩的速度,把铅笔与细线接触的地方的速 度沿细线方向和垂直细线方向分解,沿细线方向的分速度 v1=vsin θ,θ 增大,沿细线方向的分速度增大,B 正确; 橡皮的加速度向上,与初速度不共线,所以做曲线运动, C 错误;橡皮在题图虚线位置时的速度 vt= v21+v2= v sin2θ+1,D 错误.
答案 AD
【跟踪短训】 3.(2013·庆阳模拟)在无风的情况下,跳伞运动员从水平飞
行的飞机上跳伞,下落过程中受到空气阻力,已知物体速 度越大受到的空气阻力越大,下列描述下落速度的水平分 量大小vx、竖直分量大小vy与时间t的图象,可能正确的是
( ).
解析 跳伞运动员下落过程中受到的空气阻力并非为恒力 与速度有关.且速度越大受到的阻力越大,水平方向只受 阻力,速度减小,阻力减小,加速度减小,在vx t图象中 图线的斜率表示加速度,故A错误、B正确;竖直方向运 动员受重力和空气阻力,速度逐渐增大,阻力增大,合力 减小,加速度减小,故C、D圴错. 答案 B
图4-1-7
A.飞机的运动轨迹为曲线 B.经20 s飞机水平方向的分速度与竖直方向的分速度大 小相等 C.在第20 s内,飞机在水平方向的分位移与竖直方向的 分位移大小相等 D.飞机在第20 s内,水平方向的平均速度为21 m/s
解析 由于初速度的方向与合加速度的方向相反,故飞机 的运动轨迹为直线,A 错误;由匀减速运动规律可知,飞 机在第 20 s 末的水平分速度为 20 m/s,竖直方向的分速度 为 2 m/s,B 错误;飞机在第 20 s 内,水平位移 x= v0xt20+12axt220 - v0xt19+12axt129 = 21 m , 竖 直 位 移 y = voyt20+12ayt220-v0yt19+12ayt219=2.1 m,C 错误.飞机在第 20 s 内,水平方向的平均速度为 21 m/s,D 正确.
2.模型特点 (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:v 船(船在静水中的速度)、v 水(水的流速)、v 合 (船的实际速度). (3)两个极值 ①过河时间最短:v 船⊥v 水,tmin=vd船(d 为河宽).
②过河位移最小:v 合⊥v 水(前提 v 船>v 水),如图 4-1-8 甲所示,此时 xmin=d 船头指向上游与河岸夹角为 α.cos α =vv水 船;v 船⊥v 合(前提 v 船<v 水),如图乙所示.过河最小位 移为 xmin=sind α=vv水船d.
5.(2013·上海宝山区期末)(多选)如图4-1-2所示,一块橡 皮用细线悬挂于O点,现用一支铅笔贴着细线的左侧水平 向右以速度v匀速移动,运动过程中保持铅笔的高度不 变,悬挂橡皮的那段细线保持竖直,则在铅笔未碰到橡皮 前,橡皮的运动情况是 ( ).
A.橡皮在水平方向上做匀速运动
B.橡皮在竖直方向上做加速运动
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