2020版高考物理总复习 4 第1讲 曲线运动 运动的合成与分解课件 新人教版

必考部分第四章曲线运动万有引力与航天第1讲曲线运动运动的合成与分解基础·全面落实考点·深度研析素能·专项突破真题·实战演练基础·全面落实教材回扣基础自测一、曲线运动1．速度的方向：质点在某一点的速度方向沿曲线上这一点的方向。2．运动性质：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运动。3．曲线运动的条件(1)运动学角度：物体的方向跟它的速度方向不在同一直线上。(2)动力学角度：物体的方向跟它的速度方向不在同一直线上。切线变速加速度合外力二、运动的合成与分解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分运动，物体的运动就是合运动。2．运动的合成已知分运动求合运动，叫做运动的合成。(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合成时，遵循。3．运动的分解已知合运动求分运动，叫做运动的分解。(1)运动的分解是运动的合成的。(2)分解方法：根据运动的效果分解或正交分解。实际相加相减逆过程平行四边形定则实际(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．曲线运动一定是变速运动。()2．做曲线运动的物体受到的合外力一定是变化的。()3．做曲线运动的物体所受的合外力的方向一定指向轨迹的凹侧。()4．只要两分运动是直线运动，合运动一定是直线运动。()5．两分运动的时间一定与它们合运动的时间相等。()6．合速度一定比分速度大。()×√√×√×1．(曲线运动的性质)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项正确；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项错误；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项错误；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项错误。答案A2．(曲线运动的条件)若已知物体的速度方向和它所受合力的方向，如图所示，可能的运动轨迹是()解析物体做曲线运动时，轨迹夹在速度方向和合力方向之间，合力大致指向轨迹凹的一侧，但速度方向只能无限接近合力方向，而不可能与合力方向平行或相交，故只有C项正确。答案C3．(运动的合成与分解)帆船船头指向正东以速度v(静水中速度)航行，海面正刮着南风，风速为3v，以海岸为参考系，不计阻力。关于帆船的实际航行方向和速度大小，下列说法中正确的是()A．帆船沿北偏东30°方向航行，速度大小为2vB．帆船沿东偏北60°方向航行，速度大小为2vC．帆船沿东偏北30°方向航行，速度大小为2vD．帆船沿东偏南60°方向航行，速度大小为2v解析由于帆船的船头指向正东，并以相对静水中的速度v航行，南风以3v的风速向北吹来，当以海岸为参考系时，实际速度v实＝v2＋3v2＝2v，设帆船实际航行方向与正北方向夹角为α，则sinα＝v2v＝12，α＝30°，即帆船沿北偏东30°方向航行，A项正确。答案A考点·深度研析核心考点分层突破考点1物体做曲线运动的条件和轨迹分析考|点|速|通1．运动轨迹的判断(1)若物体所受合外力方向与速度方向在同一直线上，则物体做直线运动。(2)若物体所受合外力方向与速度方向不在同一直线上，则物体做曲线运动。2．合力方向与速率变化的关系典|例|微|探【例1】如图所示，一质点在一恒力作用下做曲线运动，从M点运动到N点时，质点的速度方向恰好改变了90°。在此过程中，质点的动能()A．不断增大B．不断减小C．先减小后增大D．先增大后减小解析质点受恒力F作用，M点的速度方向竖直向上，N点速度方向水平向右，所以F的方向斜向右下，与初速度方向的夹角为钝角，因此恒力F先做负功。恒力与速度方向夹角不断减小，当夹角为锐角时，恒力做正功。因此动能先减小后增大，C项正确。答案C决定物体运动的两个因素：一是初速度，二是合力，而物体运动的轨迹在合力与速度方向的夹角范围内，且弯向受力方向，这是分析该类问题的技巧。题|组|冲|关1．(多选)一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用时，由静止开始运动，若运动过程中保持二力方向不变，但F1突然增大到F1＋ΔF，则质点以后()A．一定做匀变速曲线运动B．在相等时间内速度的变化一定相等C．可能做匀速直线运动D．可能做变加速曲线运动解析F1、F2为恒力，物体从静止开始做匀加速直线运动，F1突变后仍为恒力，合力仍为恒力，但合力的方向与速度方向不再共线，所以物体将做匀变速曲线运动，故A项正确；由加速度的定义a＝ΔvΔt知，在相等时间Δt内Δv＝aΔt必相等，故B项正确；做匀速直线运动的条件是F合＝0，所以物体不可能做匀速直线运动，故C项错误；由于F1突变后，F1＋ΔF和F2的合力仍为恒力，故加速度不可能变化，故D项错误。答案AB2.如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从A点运动到E点的过程中，下列说法正确的是()A．质点经过C点的速率比D点的大B．质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°C．质点经过D点时的加速度比B点的大D．质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小解析质点做匀变速曲线运动，所以加速度不变，C项错误；由于在D点速度方向与加速度方向垂直，则在A、B、C点时速度方向与加速度方向的夹角为钝角，所以质点由A到B到C到D速率减小，所以C点速率比D点的大，A项正确，B项错误；质点由A到E的过程中，加速度方向与速度方向的夹角一直减小，D项错误。答案A考点2运动的合成与分解考|点|速|通1．合运动和分运动的关系(1)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)。(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，互不影响。(3)等效性：各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果。(4)同一性：各分运动与合运动是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动，不能是几个不同物体发生的不同运动。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，故合成与分解都遵循平行四边形定则。典|例|微|探【例2】(多选)在一光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t＝0时刻起，由坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度－时间图象如图甲、乙所示，下列说法正确的是()A．前2s内物体沿x轴做匀加速直线运动B．后2s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向C．4s末物体坐标为(4m,4m)D．4s末物体坐标为(6m,2m)解析前2s内物体在y轴方向速度为0，由题图甲知只沿x轴方向做匀加速直线运动，A项正确；后2s内物体在x轴方向做匀速运动，在y轴方向做初速度为0的匀加速运动，加速度沿y轴方向，合运动是曲线运动，B项错误；4s内物体在x轴方向上的位移是x＝(12×2×2＋2×2)m＝6m，在y轴方向上的位移为y＝12×2×2m＝2m，所以4s末物体坐标为(6m，2m)，D项正确，C项错误。答案AD题|组|冲|关1.如图所示，河水流动的速度为v且处处相同，河宽度为a。在船下水点A的下游距离为b处是瀑布。为了使小船安全渡河(不掉到瀑布里去，且不考虑船在A对面的上游靠岸)()A．小船船头垂直河岸渡河时间最短，最短时间为t＝bvB．小船轨迹沿y轴方向渡河位移最小，合速度最大，最大值为vmax＝a2＋b2vbC．小船沿轨迹AB运动位移最大，船速最小值为vmin＝avbD．小船沿轨迹AB运动位移最大，船速最小值为vmin＝ava2＋b2解析当小船船头垂直河岸，渡河时间最短，最短时间为t＝av船，故A项错误；小船轨迹沿y轴方向时，渡河位移最小，合速度不是最大，故B项错误；小船沿轨迹AB运动时，位移最大，船速与合速度垂直时最小，最小值为vmin＝ava2＋b2，故C项错误，D项正确。答案D2．如图所示，从上海飞往北京的波音737客机上午10点10分到达首都国际机场，若飞机在降落过程中的水平分速度为60m/s，竖直分速度为6m/s，已知飞机在水平方向做加速度大小等于2m/s2的匀减速直线运动，在竖直方向做加速度大小等于0.2m/s2的匀减速直线运动，则飞机落地之前()A．飞机的运动轨迹为曲线B．经20s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20s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20s内，水平方向的平均速度为21m/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项错误；由匀减速运动规律可知，飞机在第20s末的水平分速度为20m/s，竖直方向的分速度为2m/s，B项错误；飞机在第20s内，水平位移x＝v0xt20＋12axt220－v0xt19＋12axt219＝21m，竖直位移y＝v0yt20＋12ayt220－v0yt19＋12ayt219＝2.1m，C项错误；飞机在第20s内，水平方向的平均速度为21m/s，D项正确。答案D考点3关联速度问题考|点|速|通1．特点用绳、杆相牵连的物体，在运动过程中，其两物体的速度通常不同，但物体沿绳或杆方向的速度分量大小相等。2．常用的解题思路和方法先确定合运动的方向(物体实际运动的方向)，然后分析这个合运动所产生的实际效果(一方面使绳或杆伸缩的效果；另一方面使绳或杆转动的效果)以确定两个分速度的方向(沿绳或杆方向的分速度和垂直绳或杆方向的分速度，而沿绳或杆方向的分速度大小相同)。典|例|微|探【例3】如图所示，岸上的人通过定滑轮用绳子拖动小船靠岸，则当人匀速运动时，船的运动情况是()A．加速运动B．减速运动C．匀速运动D．条件不足，不能判定解析如图所示，设人的速度为v人，船的速度为v船，拉动绳子的速度为v绳，某时刻绳与水平方向夹角为α，则v人＝v绳，①v绳＝v船cosα，②由①②得v船＝v人cosα。在拉动过程中，α越来越大，cosα不断减小，v船越来越大，即船做加速运动，故A项正确，B、C、D三项错误。答案A解答关联物体的速度问题的两个关键点1．找到合速度，一般以物体对地的速度为合速度。2．沿绳(或杆)方向和垂直绳(或杆)方向分解速度。题|组|冲|关1.如图所示，套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳与重物B相连，由于B的质量较大，在释放B后，A将沿杆上升，当A运动至与定滑轮的连线处于水平位置时，其上升速度vA≠0，B未落地，这时B的速度vB＝________。解析环A沿细杆上升的过程中，任取一位置，此时绳与竖直方向的夹角为α。将A的速度vA沿绳方向和垂直于绳的方向进行分解，如图所示，则v1＝vAcosα，B下落的速度vB＝v1＝vAcosα。当环A上升至与定滑轮的连线处于水平位置时α＝90°，所以此时B的速度vB＝0。答案02.(2019·邢台月考)如图所示，一物块用细绳悬挂在天花板上，下方水平地面上一方桌水平向右以大小为4m/s的速度做匀速直线运动。当细绳与竖直方向成θ＝30°角时，物块向上运动的速度大小为()A．2m/sB．23m/sC．43m/sD．833m/s解析方桌右上角的细绳上的一点对地速度为v，此为合速度，产生的两个运动效果方向如图所示，其中沿绳方向的分量v1＝vsinθ＝2m/s，此为物块向上运动的速度，所以A项正确。答案A如图所示，水平面上固定一个与水平面夹角为θ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()A．水平向左，大小为vB．竖直向上，大小为vtanθC．沿A杆斜向上，大小为vcosθD．沿A杆斜向上，大小为vcosθ解析两杆的交点P参与了两个分运动：与B杆一起以速度v水平向左的匀速直线运动和沿B杆竖直向上的运动，交点P的实际运动方向沿A杆斜向上，如图所示，则交点P的速度大小为vP＝vcosθ，C项正确，A、B、D三项错误。答案C素能·专项突破考题专讲提升素养“小