高考物理重点难点5速度关联类问题求解
5页1、高考物理重点难点5 速度关联类问题求解速度的合成与分解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图5-11.()如图5-1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v0向右匀速运动,当绳与水平面的夹角分别为和时,B车的速度是多少?2.如图5-2所示,质量为m的物体置图5-2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v0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?案例探究图5-3例1如图5-3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.图5-4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5-4所示分解,从而得出错解v物=v1=vcos.解题方法与技巧:解法一:应用微元法设经过时间t,物体前进的位移s1=BC,如图5-5所示.过C点作C
2、DAB,当t0时,BAC极小,在ACD中,可以认为AC=AD,在t时间内,人拉绳子的长度为s2=BD,即为在t时间内绳子收缩的长度.图5-5由图可知:BC=由速度的定义:物体移动的速度为v物=人拉绳子的速度v= 图5-6由解之:v物=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5-6所示进行分解.其中:v=v物cos,使绳子收缩.v=v物sin,使绳子绕定滑轮上的A点转动.所以v物=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P1=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P2=Fv物cos,因为P1=P2所以v物= 图5-7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5-7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vA(此时杆与水平方向夹角为).命题意图:考查综合分析及推理
3、能力.B级要求.错解分析:不能恰当选取连结点B来分析,题目无法切入.无法判断B点参与的分运动方向.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=vsin.设此时OB长度为a,则a=h/sin.令棒绕O 点转动角速度为,则:=v2/a=vsin2/h.故A的线速度vA=L=vLsin2/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
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