（江苏专用版）2020版高考物理总复习 第四章 第1讲 曲线运动、运动的合成与分解课件

第1讲曲线运动、运动的合成与分解基础过关知识梳理基础自测1.(2019苏州学业水平模拟)关于曲线运动,下列说法中正确的是(A)A.曲线运动一定是变速运动B.做曲线运动的物体的线速度方向保持不变C.物体受到变力作用时一定做曲线运动D.做曲线运动的物体受到的合外力可以为零解析做曲线运动的物体的速度方向在不断改变,是变速运动,故A项正确,B项错误;物体受到变力作用时,不一定做曲线运动,只有合力与速度不在同一条直线上,才做曲线运动,可以知道物体的合外力一定不等于零,所以C、D项错误。2.(2019运河中学月考)内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,同时水平向右匀速移动,则管中羽毛的运动轨迹可能是 (C)解析羽毛在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动,加速度方向向下,根据合力方向指向轨迹的凹侧可知,羽毛的运动轨迹可能是C。考点一物体做曲线运动的条件及轨迹分析考点二运动的合成与分解考点突破考点三小船渡河问题考点一物体做曲线运动的条件及轨迹分析1.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,如图所示(在电场中,经常根据这一规律确定带电粒子所受的电场力方向,进而分析粒子的电性或场强方向)。2.合力方向与速率变化的关系 例1(2017南京、淮安三模)在光滑水平面上运动的物体,受到水平恒力F作用后,沿曲线MN运动,速度方向改变了90°,如图所示。则此过程中,物体受到的恒力可能是 (C) A.F1B.F2C.F3D.F4解析合外力的方向指向轨迹的凹侧,A选项错误;若恒力为F2,把速度沿平行于F2和垂直于F2方向分解,垂直于F2方向的分速度不可能为零,B项错误;若恒力为F4,力与速度的方向相反,物体应做匀减速直线运动,D项错误;只有F3是物体可能受到的恒力,C项正确。考点二运动的合成与分解1.合运动和分运动的关系(1)等时性:合运动与分运动经历的时间相等。(2)独立性:一个物体同时参与几个分运动时,各分运动独立进行,不受其他分运动的影响。(3)等效性:各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果。2.合运动的性质判断 :()::():变化变加速运动加速度或合外力不变匀变速运动共线直线运动加速度或合外力与速度方向不共线曲线运动3.两个直线运动的合运动性质的判断两个互成角度的分运动合运动的性质两个匀速直线运动匀速直线运动一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动匀变速曲线运动两个初速度为零的匀加速直线运动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,为匀变速曲线运动例2(多选)如图所示,在一次救灾工作中,一架沿水平直线飞行的直升机A,用悬索(重力可忽略不计)救护困在湖水中的伤员B。在直升机A和伤员B以相同的水平速度匀速运动的同时,悬索将伤员吊起,在某一段时间内,A、B之间的距离以l=H-t2(式中H为直升机A离地面的高度,各物理量的单位均为国际单位制中的单位)规律变化,则在这段时间内 ()A.悬索的拉力等于伤员的重力B.伤员处于超重状态C.在地面上看,伤员做加速度大小、方向均不变的曲线运动D.从直升机上看,伤员做速度大小增加的直线运动答案BCD根据公式l=H-t2=H- at2可得 a=1m/s2,故a=2m/s2,即在竖直方向上存在向上的加速度,所以悬索的拉力大于伤员的重力,A项错误;加速度向上,则伤员处于超重状态,B项正确;在地面上看,伤员在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做匀加速直线运动,故合运动为加速度恒定的曲线运动,C项正确;从直升机上看,两者在水平方向上相对静止,在竖直方向上伤员做匀加速直线运动,故D项正确。1212考点三小船渡河问题1.船的实际运动:水流的运动和船相对静水的运动的合运动。2.三种速度:船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v。3.三种情况情况图示说明渡河时间最短 当船头垂直河岸时,渡河时间最短,最短时间tmin= 渡河位移最短 当v水v船时,如果满足v水=v船cosθ,渡河位移最短,xmin=d 当v水v船时,如果船头方向(即v船方向)与合速度方向垂直,渡河位移最短,最短渡河位移为xmin= dv船dvv水船例3一艘小船在静水中的速度是3m/s,一条河宽60m,河水流速为4m/s,下列说法正确的是 (C)A.小船在这条河中运动的最大速度是5m/sB.小船在这条河中运动的最小速度是3m/sC.小船渡过这条河的最短时间是20sD.小船渡过这条河的最小位移是60m解析当船的静水速度与水流速度同向时,小船速度最大,为7m/s,当船的静水速度与水流速度反向时,小船速度最小,为1m/s,故A、B项错误;当船的静水速度与河岸垂直时,渡河时间最短,t= = s=20s,故C项正确;因为船的静水速度小于水流速度,可知合速度的方向不可能垂直于河岸,则小船不能垂直到达对岸,渡河的最小位移大于60m,故D项错误。dv船603易错警示(1)船的航行方向即船头指向,是分运动的方向;船的运动方向是船的实际运动方向,是合运动的方向,一般情况下与船头指向不一致。(2)渡河时间只与船垂直于河岸方向的分速度有关,与水流速度无关。(3)船沿河岸方向的速度为船在静水中的速度沿河岸方向的分速度与水流速度的合速度,而船头垂直于河岸方向时,船沿河岸方向的速度等于水流速度。绳(杆)端速度的分解问题加油小站1.模型特点沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等。2.思路与方法合速度→物体的实际运动速度v分速度→ 方法:v∥与v⊥的合成遵循平行四边形定则。:():()vv其一沿绳或杆的分速度其二与绳或杆垂直的分速度3.常见模型把物体的实际速度分解为沿绳(或杆)和垂直于绳(或杆)的两个分量,根据沿绳(或杆)方向的分速度大小相等求解。常见的模型如图所示。  例4如图所示,一个固定汽缸的活塞通过两端有转轴的杆AB与圆盘边缘连接,半径为R的圆盘绕固定转动轴O点以角速度ω逆时针匀速转动,形成活塞水平左右振动。在图示位置,杆与水平线AO夹角为θ,AO与BO垂直,则此时活塞速度大小为 (A)A.ωRB.ωRcosθC. D.ωRtanθtanωRθ解析由图示位置转过90°的过程中,由图可知,B点右移,带动活塞右移,在图示位置时,B点的合速度大小vB=ωR,沿切线方向;则沿AB杆的分速度大小为v1= ;而在A点沿汽缸方向的分量v2=v1cosθ;故活塞的速度大小为ωR,选项A正确。cosBvθ随堂巩固1.如图所示,歼-15沿曲线MN向上爬升,速度逐渐增大,图中画出表示歼-15在P点受到合力的四种方向,其中可能的是 (B)A.①B.②C.③D.④解析合力方向指向轨迹凹侧,因为速度增大,所以合力与速度的方向夹角为锐角,B项正确。2.(2019泰兴中学月考)如图所示,在一次消防演习中,消防队员要借助消防车上的梯子爬到高处救人。为了节省救援时间,当消防车匀速前进的同时,人沿倾斜的梯子匀加速向上运动,则关于消防队员相对地面的运动,下列说法中正确的是(B) A.消防队员做匀加速直线运动B.消防队员做匀变速曲线运动C.消防队员做变加速曲线运动D.消防队员水平方向的速度保持不变解析以地面为参考系,消防队员同时参与水平方向的匀速运动和沿梯子斜向上的匀加速运动,其合运动为匀变速曲线运动,A、C项错,B项对;由运动的合成与分解知识可知水平方向的速度变大,D项错。3.(多选)(2018淮安、宿迁期中)小船横渡一条两岸平行的河流,船在静水中的速度大小不变,船头始终垂直指向河的对岸,水流速度方向保持与河岸平行,若小船的运动轨迹如图所示,则 (BD) A.越接近河岸水流速度越大B.越接近河岸水流速度越小C.小船渡河的时间会受水流速度变化的影响D.小船渡河的时间不会受水流速度变化的影响解析轨迹上某点切线方向为小船的速度方向,而小船垂直河岸方向的分速度不变,故越接近河岸水流速度越小,故A错误,B正确。由于船身方向垂直于河岸,无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短,即船渡河的时间不会受水流速度变化的影响,选项C错误,D项正确。4.(2017泰州中学摸底)如图所示,人在岸上用轻绳拉船,若人匀速拉绳,则船将做 (C) A.匀速运动B.匀加速运动C.变加速运动D.减速运动解析由题意可知,人匀速拉船,根据运动的合成与分解,如图所示,v1是人拉绳的速度,v2是船行驶的速度,设绳子与水平方向的夹角为θ,则有v1=v2cosθ,随着θ的增大,由于v1不变,所以v2增大,且非均匀增大,故C项正确,A、B、D项错误。