速度的合成与分解专题

运动物体间速度关联关系，往往是有些高考命题的切入点.而寻找这种关系则是考生普遍感觉的难点

●难点磁场

1.如图4-1所示，A 、B 两车通过细绳跨接在定

滑轮两侧，并分别置于光滑水平面上，若A 车以速

度v 0向右匀速运动，当绳与水平面的夹角分别为α

和β时，B 车的速度是多少？

2.如图4-2所示，质量为m 的物体置于光滑的

平台上，系在物体上的轻绳跨过光滑的定滑轮.由地

面上的人以恒定的速度v 0向右匀速拉动，设人从地

面上的平台开始向右行至绳与水平方向夹角为45°

处，在此过程中人对物体所做的功为多少？

●案例探究

［例1］如图4-3所示，在一光滑水平面上放一个

物体，人通过细绳跨过高处的定滑轮拉物体，使物体在

水平面上运动，人以大小不变的速度v 运动.当绳子与水

平方向成θ角时，物体前进的瞬时速度是多大？

命题意图：考查分析综合及推理能力，B 级要求.

错解分析：弄不清合运动与分运动概念，将绳子收缩的速度

按图4-4所示分解，从而得出错解v 物=v 1=v cos θ.

解题方法与技巧：解法一:应用微元法

设经过时间Δt ，物体前进的位移Δs 1=BC ，如图4-5所示.

过C 点作CD ⊥AB ，当Δt →0时，∠BAC 极小，在△ACD 中，可

以认为AC =AD ，在Δt 时间内，人拉绳子的长度为Δs 2=BD ，即

为在Δt 时间内绳子收缩的长度.

由图可知：BC = cos BD ①

图4-1

图4-2 图4-3 图4-4 图4-5

由速度的定义：物体移动的速度为v 物=t BC t s ∆

=∆∆1 ② 人拉绳子的速度v =

t

BD t s ∆=∆∆2

③ 由①②③解之：v 物=θcos v 解法二:应用合运动与分运动的关系 绳子牵引物体的运动中，物体实际在水平面上运动，这个运动就

是合运动，所以物体在水平面上运动的速度v 物是合速度，将v 物按如

图4-6所示进行分解.

其中:v =v 物cos θ，使绳子收缩.

v ⊥=v 物sin θ,使绳子绕定滑轮上的A 点转动.

所以v 物=θ

cos v 解法三：应用能量转化及守恒定律

由题意可知：人对绳子做功等于绳子对物体所做的功.

人对绳子的拉力为F ，则对绳子做功的功率为P 1=Fv ；绳子对物体的拉力，由定滑轮的特点可知，拉力大小也为F ，则绳子对物体做功的功率为P 2=Fv 物cos θ，因为P 1=P 2所以 v 物=θ

cos v

图4-7

［例2］一根长为L 的杆OA ，O 端用铰链固定，另一端固定着一个小球A ，靠在一个质量为M ，高为h 的物块上，如图4-7所示，若物块与地面摩擦不计，试求当物块以速度v 向右运动时，小球A 的线速度v A （此时杆与水平方向夹角为θ）.

命题意图：考查综合分析及推理能力.B 级要求.

错解分析：①不能恰当选取连结点B 来分析，题目无法切入.②无法判断B 点参与的分

图4-6

运动方向.

解题方法与技巧：选取物与棒接触点B为连结点.（不直接选A点，因为A点与物块速度的v的关系不明显）.因为B点在物块上，该点运动方向不变且与物块运动方向一致，故B点的合速度（实际速度）也就是物块速度v；B点又在棒上，参与沿棒向A点滑动的速度v1和绕O点转动的线速度v2.因此，将这个合速度沿棒及垂直于棒的两个方向分解，由速度矢量分解图得：v2=v sinθ.

设此时OB长度为a，则a=h/sinθ.

令棒绕O点转动角速度为ω，则：ω=v2/a=v sin2θ/h.

故A的线速度v A=ωL=vL sin2θ/h.

●锦囊妙计

一、分运动与合运动的关系

1.一物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，各自产生效果（v分、s分）互不干扰，即：独立性.

2.合运动与分运动同时开始、进行、同时结束，即：同时性.

3.合运动是由各分运动共同产生的总运动效果，合运动与各分运动总的运动效果可以相互替代，即：等效性.

二、处理速度分解的思路

1.选取合适的连结点（该点必须能明显地体现出参与了某个分运动）.

2.确定该点合速度方向（通常以物体的实际速度为合速度）且速度方向始终不变.

3.确定该点合速度（实际速度）的实际运动效果从而依据平行四边形定则确定分速度方向.

4.作出速度分解的示意图，寻找速度关系.

●歼灭难点训练

一、选择题

1.如图4-8所示，物体A置于水平面上，A前固定一滑轮B，高

图4-8

台上有一定滑轮D，一根轻绳一端固定在C点，再绕过B、段水平，当以速度v0拉绳子自由端时，A沿水平面前进，求：当跨过B的两段绳子夹角为α时A的运动速度v.

2.如图4-9所示，均匀直杆上连着两个小球A、B，不计一切摩擦.当杆滑到如图位置时，B球水平速度为v B，加速度为a B，杆与竖直夹角为α，求此时A球速度和加速度大小.

图4-9 图4-10

3.一轻绳通过无摩擦的定滑轮在倾角为30°的光滑斜面上的物体m1连接，另一端和套在竖直光滑杆上的物体m2连接.已知定滑轮到杆的距离为3m.物体m2由静止从AB连线为水平位置开始下滑1 m时，m1、m2恰受力平衡如图4-10所示.试求：

（1）m2在下滑过程中的最大速度.

（2）m2沿竖直杆能够向下滑动的最大距离.

4.如图4-11所示，S为一点光源，M为一平面镜，光屏与平

面镜平行放置.SO是垂直照射在M上的光线，已知SO=L，若M以

角速度ω绕O点逆时针匀速转动，则转过30°角时，光点S′在屏上移动的瞬时速度v为多大？

5.一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体，如图4-12所示.绳的P端拴在车后的挂钩上，Q端拴在物体上.设绳的总长不变，绳子质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时，车在A点，左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的，左侧绳绳长为H.提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A经B驶向C.设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为v B.求在车由A移到B的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功.

6.如图4-13所示，斜劈B的倾角为30°，劈尖顶着竖直墙壁静止于水平地面上，现将一个质量与斜劈质量相同、半径为r的球图4-11

图4-12图4-13