（京津鲁琼版）2020版高考物理总复习 第四章 第1节 曲线运动 运动的合成与分解课件

第四章曲线运动与万有引力定律新课程标准通过观察实验，了解曲线运动，知道物体做曲线运动的条件.通过实验，探究并认识平抛运动的规律．会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动．体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想．能分析日常生活中的抛体运动.会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动．知道匀速圆周运动向心加速度的大小和方向．探究影响向心力大小的因素．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力．了解生产生活中的离心现象及其产生的原因.新课程标准通过史实，了解万有引力定律的发现过程．知道万有引力定律．认识发现万有引力定律的重要意义．认识科学定律对人类探索未知世界的作用.会计算人造卫星的环绕速度．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.知道经典力学的局限性，初步了解相对论时空观和微观世界的量子特征．体会人类对自然界的探索是不断深入的.第四章曲线运动与万有引力定律第四章曲线运动与万有引力定律核心素养提炼曲线运动平抛运动的规律描述匀速圆周运动的物理量匀速圆周运动向心加速度的大小和方向匀速圆周运动的向心力生产生活中的离心现象及其产生的原因万有引力定律人造卫星的环绕速度第二宇宙速度和第三宇宙速度经典力学的局限性探究平抛运动的特点探究影响向心力的因素第四章曲线运动与万有引力定律第1节曲线运动运动的合成与分解【基础梳理】提示：切线方向变速不在同一条直线上不在同一条直线上实际平行四边形【自我诊断】判一判(1)曲线运动的物体速度大小一定发生变化．()(2)曲线运动的物体加速度一定是变化的．()(3)曲线运动一定是变速运动．()(4)两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等．()(5)合运动的速度一定大于分运动的速度．()(6)两个直线运动的合运动一定是直线运动．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×做一做(人教版必修2·P4·“演示实验”改编)如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中匀速上浮．在红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管以速度v水平向右匀速运动．红蜡块由管口上升到顶端，所需时间为t，相对地面通过的路程为L.则下列说法正确的是()A．v增大时，L减小B．v增大时，L增大C．v增大时，t减小D．v增大时，t增大提示：选B.由合运动与分运动的等时性知，红蜡块沿管上升的高度和速度不变，运动时间不变，管匀速运动的速度越大，则合速度越大，合位移越大，选项B正确．物体做曲线运动的条件与轨迹分析【题组突破】1.(2019·河南名校联考)如图，这是物体做匀变速曲线运动的轨迹的示意图．已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法中正确的是()A．C点的速率小于B点的速率B．A点的加速度比C点的加速度大C．C点的速率大于B点的速率D．从A点到C点加速度与速度的夹角先增大后减小，速率是先减小后增大解析：选C.物体做匀变速曲线运动，B到C点的加速度方向与速度方向夹角小于90°，C点的速率比B点速率大，故A错误，C正确；物体做匀变速曲线运动，则加速度不变，所以物体经过C点时的加速度与A点相同，故B错误；若物体从A运动到C，物体运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则有A点速度与加速度方向夹角大于90°，C点的加速度方向与速度方向夹角小于90°，故D错误．2.在足球场上罚任意球时，运动员踢出的足球，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”，轨迹如图所示．关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是()A．合外力的方向与速度方向在一条直线上B．合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧C．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向D．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向解析：选C.足球做曲线运动，则其速度方向为轨迹的切线方向，根据物体做曲线运动的条件可知，合外力的方向一定指向轨迹的内侧，故选项C正确．3.各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机，如图所示，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，我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的()解析：选D.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轨迹凹侧可知，对应的运动轨迹可能为D.1．运动轨迹的判断(1)若物体所受合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运动的合成与分解【题组突破】1.(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是()A．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作B．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害C．运动员下落时间与风力无关D．运动员着地速度与风力无关答案：BC2．(2019·淄博模拟)质量为2kg的质点在x－y平面上运动，x方向的速度—时间图象和y方向的位移—时间图象分别如图所示，则质点()A．初速度为4m/sB．所受合外力为4NC．做匀变速直线运动D．初速度的方向与合外力的方向垂直解析：选B.x轴方向初速度为vx＝4m/s，y轴方向初速度vy＝3m/s，质点的初速度v0＝v2x＋v2y＝5m/s，故A错误；x轴方向的加速度a＝2m/s2，y轴方向做匀速直线运动，质点所受合力F合＝ma＝4N，故B正确；x轴方向的合力恒定不变，y轴方向做匀速直线运动，合力为零，则质点的合力恒定不变，做匀变速曲线运动，故C错误；合力沿x轴方向，而初速度方向既不沿x轴方向，也不沿y轴方向，质点初速度的方向与合外力方向不垂直，故D错误．(1)分析运动的合成与分解问题时，一般情况下按运动效果进行分解．(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)两个方向上的分运动具有等时性，这是处理运动分解问题的关键点．小船渡河问题【知识提炼】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：船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v合．3．两类问题、三种情景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＝dv船渡河位移最短如果v船＞v水，当船头方向与上游河岸夹角θ满足v船cosθ＝v水时，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河宽d如果v船＜v水，当船头方向(即v船方向)与合速度方向垂直时，渡河位移最短，等于dv水v船【典题例析】(2019·绵阳质检)小船匀速横渡一条河流，当船头垂直对岸方向航行时，在出发后10min到达对岸下游120m处；若船头保持与河岸成α角向上游航行，出发后12.5min到达正对岸．求：(1)水流的速度大小；(2)小船在静水中的速度大小、河的宽度以及船头与河岸间的夹角α.[解析](1)船头垂直对岸方向航行时，如图甲所示．由x＝v2t1得v2＝xt1＝120600m/s＝0.2m/s.(2)船头保持与河岸成α角航行时，如图乙所示．v2＝v1cosαd＝v1sinα·t2由图甲可得d＝v1t1联立解得α＝53°，v1≈0.33m/s，d＝200m.[答案](1)0.2m/s(2)0.33m/s200m53°(1)船的航行方向即船头指向，是分运动；船的运动方向是船的实际运动方向，是合运动，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)船头不垂直于河岸方向时，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．【题组突破】1．一艘小船横渡一条河流，小船本身提供的速度大小、方向都不变，且始终垂直于河岸．已知河水流速从两岸到中心逐渐增大，则小船运动轨迹是选项图中的()解析：选C.小船沿垂直于河岸方向做匀速直线运动，河水流速从两岸到中心逐渐增大，即小船从河岸到河心时沿河岸方向做加速运动，加速度指向下游，曲线轨迹的凹侧指向下游，从河心到另一侧河岸时，小船沿河岸方向做减速运动，加速度指向上游，凹侧指向上游，故只有C正确．2．(2019·山东潍坊统考)如图所示，河水由西向东流，河宽为800m，河中各点的水流速度大小为v水，各点到较近河岸的距离为x，v水与x的关系为v水＝3400x(m/s)(x的单位为m)，让小船船头垂直河岸由南向北渡河，小船划水速度大小恒为v船＝4m/s，则下列说法正确的是()A．小船渡河的轨迹为直线B．小船在河水中的最大速度是5m/sC．小船在距南岸200m处的速度小于在距北岸200m处的速度D．小船渡河的时间是160s解析：选B.小船在南北方向上做匀速直线运动，在东西方向上先加速，到达河中间后再减速，小船的合运动是曲线运动，A错误；当小船运动到河中间时，东西方向上的分速度最大，此时小船的合速度最大，最大值vm＝5m/s，B正确；小船在距南岸200m处的速度等于在距北岸200m处的速度，C错误；小船的渡河时间t＝200s，D错误．绳(杆)端速度分解模型1．模型特点：绳(杆)拉物体或物体拉绳(杆)，以及两物体通过绳(杆)相连，物体运动方向与绳(杆)不在一条直线上，求解运动过程中它们的速度关系，都属于该模型．2．模型分析(1)合运动→绳拉物体的实际运动速度v(2)分运动→其一：沿绳（或杆）的分速度v1其二：与绳（或杆）垂直的分速度v23．解题原则：根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解．常见实例如下：情景图示(注：A沿斜面下滑)分解图示定量结论vB＝vAcosθvAcosθ＝v0vAcosα＝vBcosβvBsinα＝vAcosα基本思路定合速度(物体实际运动)→分析运动规律→定分速度方向→平行四边形定则求解人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳，使物体A到达如图所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A实际运动的速度是()A．v0sinθB.v0sinθC．v0cosθD.v0cosθ[解析]由运动的合成与分解可知，物体A参与两个分运动：一个是沿着与它相连接的绳子的运动，另一个是垂直于绳子斜向上的运动．而物体A的实际运动轨迹是沿着竖直杆向上的，这一轨迹所对应的运动就是物体A的合运动，它们之间的关系如图所示．由几何关系可得v＝v0cosθ，所以D项正确．[答案]D解决绳(杆)端速度分解问题的技巧(1)明确分解谁——分解不沿绳(杆)方向运动物体的速度．(2)知道如何分解——沿绳(杆)方向和垂直绳(杆)方向分解．(3)求解依据——因为绳(杆)不能伸长，所以沿绳(杆)方向的速度分量大小相等．【提分训练】如图所示，一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙和水平地面滑动．当AB杆和墙的夹角为θ时，杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1，B端沿地面滑动的速度大小为v2，则v1、v2的关系是()A．v1＝v2B．v1＝v2cosθC．v1＝v2tanθD．v1＝v2sinθ解析：选C.将A、B两点的速度分解为沿AB方向与垂直于AB方向的分速度，沿AB方向的速度分别为v1∥和v2∥，由于AB不可伸长，两点沿AB方向的速度分量应相同，则有v1∥＝v1cosθ，v2∥＝v2sinθ，由v1∥＝v2∥，得v1＝v2tanθ，选项C正确．