高考物理总复习精品课件：4-1 曲线运动　运动的合成与分解（共54张PPT）.ppt

第四章 曲线运动 万有引力与航天,［高考备考导航］,第一节 曲线运动 运动的合成与分解,一、曲线运动 ◎问题导引 质点在某一平面内沿曲线由P运动到Q，如果用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加速度和受到的合外力．则下列选项中可能正确的是,[答案] D,◎知识梳理 1．速度方向 质点在某一点的瞬时速度的方向，沿曲线上该点的______方向． 2．运动性质 做曲线动动的物体，速度的 时刻改变，故曲线运动一定是 运动，即必然具有加速度． 3．曲线运动的条件 (1)运动学角度：物体的 方向跟速度方向不在同一条直线上． (2)动力学角度：物体所受 的方向跟速度方向不在同一条直线上．,切线,方向,变速,加速度,合外力,◎自主检测 1．一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 答案 B,二、运动的合成与分解 ◎问题导引 如图4－1－1所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R(R视为质点)．将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动．R在上升过程中运动轨迹的示意图是,[答案] D,◎知识梳理 1．分运动和合运动：一个物体同时参与几个运动，参与的这几个运动即 ，物体的 运动即合运动． 2．运动的合成与分解 已知 求 称为运动的 ；已知________求 称为运动的分解．两者互为逆运算. 在对物体的实际运动进行分解时，要根据____________分解．,分运动,实际,分运动,合运动,合成,合运动,分运动,实际效果,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 定则． (1)如果各分运动在同一直线上，需选取正方向，与正方向同向的量取“＋”号，与正方向反向的量取“－”号，从而将矢量运算简化为 运算． (2)两分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成，如图4－1－2所示．,平行四边形,代数,4．合运动和分运动的关系 (1)等时性：合运动与分运动经历的 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 ．,时间,效果,◎自主检测 2．(2014·常州检测)如图4－1－3所示，光滑水平桌面上，一个小球以速度v向右做匀速运动，当它经过靠近桌边的竖直木板ad边前方时，木板开始做自由落体运动．若木板开始运动时，cd边与桌面相齐，则小球在木板上的投影轨迹是,解析 木板做自由落体运动，若以木板作为参考系，则小球沿竖直方向的运动可视为竖直向上的初速度为零加速度为g的匀加速直线运动，所以小球在木板上的投影轨迹是B. 答案 B,合运动的性质和轨迹，由两个分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系决定． (1)根据加速度判定合运动的性质：若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动．,考点一 合运动的性质与轨迹,(2)根据合加速度的方向与合初速度的方向判定合运动的轨迹：若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上则为直线运动，否则为曲线运动． (3)合力(或合加速度)方向与轨迹的关系 物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力(或合加速度)方向和速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合力(或合加速度)方向指向曲线的凹侧．,［典例1］ 如图4－1－4所示，红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升，速度为v.若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置由静止开始水平向右做匀加速直线运动，加速度大小为a，则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的,A．直线P B．曲线Q C．曲线R D．无法确定,[解析] 蜡块同时参与了两个分运动，合运动的轨迹是直线还是曲线取决于合加速度与合初速度的方向关系；向上匀速运动，则向上的加速度为零，合加速度为水平向右的分运动的加速度，大小恒定且方向水平向右；水平向右初速度为零，则合初速度方向向上．由加速度恒定知蜡块做匀变速运动；由初速度方向与加速度方向垂直知蜡块做曲线运动，且轨迹向加速度的一侧弯曲． [答案] B,◎规律总结 两个直线运动的合运动性质的判断 根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是直线运动还是曲线运动，具体分以下几种情况：,突破训练 1．如图4 －1－5所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方，现假使三角板沿刻度尺水平向右匀速运动的同时，一支铅笔从三角板直角边的最下端，由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动，下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断中，正确的是,A．笔尖留下的痕迹是一条抛物线 B．笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线 C．在运动过程中，笔尖运动的速度方向始终保持不变 D．在运动过程中，笔尖运动的加速度方向始终保持不变 答案 AD,［典例2］ 质量为1 kg的物体在水平面内做曲线运动，已知互相垂直方向上的速度图象分别如图4－1－6甲、乙所示，下列说法正确的是,考点二 运动的合成与分解,A．质点初速度的方向与合外力方向垂直 B．质点所受的合外力为3 N C．质点的初速度为5 m/s D．2 s末质点的速度大小为7 m/s [解析] 质点初速度的方向沿y轴正方向，初速度为4 m/s，合外力方向沿x轴正方向，质点初速度的方向与合力方向垂直，选项A正确、选项C错误；由图甲斜率知物体运动的加速度a＝1.5 m/s2，由牛顿第二定律，质点所受的合外力为1.5 N，选项B错误；2 s末质点沿x轴方向分速度为3 m/s，沿y轴方向分速度为4 m/s，合速度大小为5 m/s，选项D错误． [答案] A,◎规律总结 (1)分析运动的合成与分解问题，要注意运动的分解方向，一般情况按运动效果进行分解，切记不可按分解力的思路来分解运动． (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)两个分方向上的运动具有等时性，这常是处理运动分解问题的关键点．,突破训练 2．一质量为2 kg的物体在如图4－1－7甲所示的xOy平面上运动，在x轴方向上的v－t图象和在y轴方向上的x－t图象分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是,A．前2 s内物体做匀变速曲线运动 B．物体的初速度为8 m/s C．2 s末物体的速度大小为8 m/s D．前2 s内物体所受的合外力为16 N,答案 A,4．小船渡河运动模型 [模型概述] 小船渡河的运动可以看成是小船划行的运动和小船随河流运动的合运动，船的实际运动是两个分运动的合运动．该运动模型中常涉及的问题有船渡河最短时间的计算和船渡河位移最短时速度方向的确定等．小船渡河的三种情景：,物理模型构建,［典例3］ 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？,[解析] (1)欲使船在最短时间内渡河，船头应朝垂直河岸方向．当船头垂直河岸时，如图甲所示．,(2)欲使船渡河航程最短，船头应朝上游与垂直河岸方向成某一夹角α，如图乙所示，,◎规律总结 求解小船渡河问题的方法 求解小船渡河问题有两类：一是求最短渡河时间，二是求最短渡河位移，无论哪类都必须明确以下四点： (1)解决这类问题的关键是：正确区分分运动和合运动，船的航行方向也就是船头指向，是分运动．船的运动方向也就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)运动分解的基本方法，按实际效果分解，一般用平行四边形定则按水流方向和船头指向分解．,(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关，与水流速度无关． (4)求最短渡河位移时，根据船速v船与水流速度v水的大小情况用三角形定则求极限的方法处理．,A．甲、乙两船到达对岸的时间不同 B．v＝2v0 C．两船可能在未到达对岸前相遇 D．甲船也在A点靠岸 答案 BD,5．绳、杆末端速度分解模型 [模型概述] (1)模型特点 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4］ 如图4－1－10所示，一人站在岸上，利用绳和定滑轮拉船靠岸，在某一时刻绳的速度为v，绳AO段与水平面的夹角为θ，OB段与水平面的夹角为α.不计摩擦和滑轮的质量，则此时小船的速度多大？,◎规律总结 解决此类问题时应把握以下两点 (1)确定合速度，它应是小船的实际速度； (2)小船的运动引起了两个效果：一是绳子的收缩，二是绳绕滑轮的转动．应根据实际效果进行运动的分解．,突破训练 4．(2014·宁波模拟)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4－1－11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,答案 D,[随堂演练] 1．(2014·南京模拟)某学生在体育场上抛出铅球，其运动轨迹如图4－1－12所示．已知在B点时的速度与加速度相互垂直，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 D．从B到D加速度与速度的夹角先增大后减小 答案 A,2．(2014·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，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 答案 B,3．(2014·四川省名校模拟)如图4－1－13所示，A、B两球分别套在两光滑的水平直杆上，两球通过一轻绳绕过一定滑轮相连，现在将A球以速度v向左匀速移动，某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为α、β，下列说法正确的是,图4－1－13,答案 AD,4．某研究性学习小组进行如下实验：如图4－1－14所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R.将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点以速度v0＝3 cm/s匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动．同学们测出某时刻R的坐标为(4,6)，此时R的速度大小为________cm/s.R在上升过程中运动轨迹的示意图是________．(R视为质点),答案 5 D,本讲结束 请按ESC键返回,限时训练,。