《备战2021届高考物理一轮复习专题:第一节 曲线运动 运动的合成与分解讲义》由会员分享,可在线阅读,更多相关《备战2021届高考物理一轮复习专题:第一节 曲线运动 运动的合成与分解讲义(18页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1 考点要求 1运动的合成与分解()2.抛体运动()3.匀速圆周运动、角速度、线速度、 向心加速度() 4匀速圆周运动的向心力()5.离心现象()6.万有引力定律及其应用() 7环绕速度()8.第二宇宙速度和第三宇宙速度()9.经典时空观和相对论时空观 () 高考导航 第一节曲线运动运动的合成与分解 学生用书 P65 【基础梳理】 2 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】 1判一判 (1)做曲线运动的物体速度大小一定发生变化() (2)做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
2、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) 2做一做 (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 提示:选 BC.水平风力不会影响竖直方向的运动,所以运动员下落时间与风力无关,A 错误,C 正确运动员落地时竖直方向的
3、速度是确定的,水平风力越大,落地时水平分速度 越大,运动员着地时的合速度越大,有可能对运动员造成伤害,B 正确,D 错误 (2)(2020江苏淮安一调)一块可升降白板沿墙壁竖直向上做匀速运动,某同学用画笔在 3 白板上画线,画笔相对于墙壁从静止开始水平向右先匀加速,后匀减速直到停止,取水平向 右为 x 轴正方向,竖直向下为 y 轴正方向,则画笔在白板上画出的轨迹可能为() 提示:选 D.画笔相对于墙壁从静止开始水平向右先匀加速,后匀减速直到停止,同时 白板沿墙壁竖直向上做匀速运动, 笔在竖直方向始终匀速, 根据做曲线运动的物体所受合外 力一定指向曲线凹侧,在水平方向先向右加速时,曲线向上弯曲;
4、后向左减速,则曲线向下 弯曲,D 正确,A、B、C 错误 合运动的性质与轨迹判断学生用书 P66 【知识提炼】 1曲线运动的类型 (1)匀变速曲线运动:合力(加速度)恒定不变 (2)变加速曲线运动:合力(加速度)变化 2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 3合力方向与速率变化的关系 【跟进题组】 1(多选)一个质点在恒力 F 的作用下,由 O 点运动到 A 点的轨迹如图所示,在 A 点时 的速度方向与 x 轴平行,则恒力 F 的方向可能沿图示中() AF1的方向BF2的方向 CF3的方向DF4的方向
5、解析:选 CD.曲线运动受到的合力总是指向曲线凹的一侧,但和速度永远不可能达到平 行的方向,所以合力可能沿着 F3的方向、F4的方向,不可能沿着 F1的方向或 F2的方向,C、 D 正确,A、B 错误 2.(多选)(2020山东济南模拟)光滑水平面上一运动质点以速度v0通过点 O,如图所示, 4 与此同时给质点加上沿 x 轴正方向的恒力 Fx和沿 y 轴正方向的恒力 Fy,则() A因为有 Fx,质点一定做曲线运动 B如果 FyFx,质点向 y 轴一侧做曲线运动 C如果 FyFxtan,质点做直线运动 D如果 Fx Fy tan,质点向 x 轴一侧做曲线运动 解析:选 CD.如果 Fx、Fy二
6、力的合力沿v0方向,即 FyFxtan,则质点做直线运动, A 错误,C 正确;若 Fx Fy tan,则合力方向在 v0与 x 轴正方向之间,则轨迹向 x 轴一侧弯 曲而做曲线运动,若 Fx Fy tan,则合力方向在 v0与 y 轴之间,所以运动轨迹必向 y 轴一侧 弯曲而做曲线运动,因不知的大小,所以只凭 Fx、Fy的大小不能确定 F合是偏向 x 轴还是 y 轴,B 错误,D 正确 运动的合成与分解学生用书 P66 【知识提炼】 1合运动和分运动的关系 等时性各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等 独立性各分运动独立进行,不受其他分运动的影响 等效性各分运动的规律叠加起来与合运动有完全
7、相同的效果 2.合运动的性质判断 (1)加速度(或合外力) 变化:变加速运动 不变:匀变速运动 (2)加速度(或合外力)与速度方向 共线:直线运动 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 5 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 【跟进题组】 1(多选)(2020上海闸北调研)质量为 2 kg 的质点在 xOy 平面上做曲线运动,在 x
8、方向 的速度图象和 y 方向的位移图象如图所示,下列说法正确的是() A质点的初速度为 5 m/s B质点所受的合外力为 3 N,做匀加速曲线运动 C2 s 末质点速度大小为 6 m/s D2 s 内质点的位移大小约为 12 m 解析:选 ABD.由 x 方向的速度图象可知,在 x 方向的加速度为 1.5 m/s2,受力 Fx3 N, 由 y 方向的位移图象可知在 y 方向做匀速直线运动,速度为vy4 m/s,受力 Fy0.因此质 点的初速度为 5 m/s,A 正确;受到的合外力为 3 N,显然,质点初速度方向与合外力方向 不在同一条直线上,B 正确;2 s 末质点速度应该为v 6242m/s
9、2 13 m/s,C 错误;2 s 内 x 方向上位移大小 xvxt1 2at 29 m, y 方向上位移大小 y8 m, 合位移大小 l x2y2 145 m12 m,D 正确 2(多选)(2020江苏苏州模拟)如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动, 其vt 图象如图乙所示,人顶杆沿水平地面运动的 xt 图象如图丙所示若以地面为参考 系,下列说法中正确的是() A猴子的运动轨迹为直线 B猴子在 2 s 内做匀变速曲线运动 Ct0 时猴子的速度大小为 8 m/s 6 Dt2 s 时猴子的加速度大小为 4 m/s2 解析: 选 BD.由题图乙、 丙看出, 猴子在竖直方向做初速度vy8
10、m/s、 加速度 a4 m/s2 的匀减速直线运动,人在水平方向做速度vx4 m/s 的匀速直线运动,则猴子的初速度大 小为v 8242m/s4 5 m/s,方向与合外力方向不在同一条直线上,故猴子做匀变速曲 线运动,B 正确,A、C 均错误;由题图乙、丙可得,t2 s 时,ay4 m/s2,ax0,则合 加速度大小 a合4 m/s2,D 正确 运动分解中的两类模型学生用书 P67 【知识提炼】 1小船渡河的两类问题、三种情景 渡河时间最短 当船头方向垂直于河岸时,渡河时间最 短,最短时间 tmin d v船 渡河位移最短 如果v船v水,当船头方向与上游夹角 满足v船cosv水时,合速度垂直于
11、 河岸,渡河位移最短,等于河宽 d 渡河位移最短 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 2.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 合运动绳拉物体的实际运动速度v 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v2 (3)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: 7 (4)解题思路 【典题例析】 如图所示,水平光滑长杆上套有一物块 Q
12、,跨过悬挂于 O 点的轻小光滑圆环的轻 绳一端连接 Q,另一端悬挂一物块 P.设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为,初始时 很小现将 P、Q 由静止同时释放,关于 P、Q 以后的运动下列说法正确的是() A当60时,P、Q 的速度之比是 32 B当90时,Q 的速度最大 C当90时,Q 的速度为零 D当向 90增大的过程中 Q 的合力一直增大 解析P、Q 用同一根绳连接,则 Q 沿绳子方向的速度与 P 的速度相等,分解vQ如图 所示则当60时,Q 的速度vQcos 60vP,解得v P vQ 1 2,故 A 错误;P 的机械能最小 时,即为 Q 到达 O 点正下方时,此时 Q 的速度最大,即当9
13、0时,Q 的速度最大,故 B 正确,C 错误;当向 90增大的过程中 Q 的合力逐渐减小,当90时,Q 的速度最大, 加速度为零,合力为零,故 D 错误 答案B 8 【迁移题组】 迁移 1小船渡河问题 1小船在 200 m 宽的河中横渡,水流速度为 2 m/s,船在静水中的速度为 4 m/s. (1)若小船的船头始终正对对岸,它将在何时、何处到达对岸? (2)要使小船到达正对岸,应如何航行?历时多长? (3)小船渡河的最短时间为多长? (4)若水流速度是 5 m/s,船在静水中的速度是 3 m/s,则怎样渡河才能使船漂向下游的 距离最短?最短距离是多少? 解析:(1)小船参与了两个分运动,即船
14、随水漂流的运动和船在静水中的运动因为分 运动之间具有独立性和等时性, 故小船渡河的时间等于垂直于河岸方向的分运动的时间, 即 t d v船 200 4 s50 s小船沿水流方向的位移 s水v水t250 m100 m,即船将在正对岸 下游 100 m 处靠岸 (2)要使小船到达正对岸,合速度v应垂直于河岸,如图甲所示,则 cosv 水 v船 2 4 1 2,故60,即船的航向与上游河岸成 60,渡河时间 t 1d v 200 4sin 60 s100 3 3 s. (3)考虑一般情况,设船头与上游河岸成任意角,如图乙所示船渡河的时间取决于垂 直于河岸方向的分速度vv船sin,故小船渡河的时间为
15、t d v船sin .当90,即船 头与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为 tmin50 s. (4)因为v船3 m/sv2,则v 1 v2 t2 t22t21 B若v1v2,则v 1 v2 t1 t22t21 C若v1v2,则v 1 v2 t22t21 t1 D若v1v2,船过 河位移最短时,船的合速度垂直河岸,vv21v22,t2 d v21v22 ,解得v 1 v2 t2 t22t21,A 正 确,B 错误;若v1v2,小船不可能垂直河岸过河要使过河位移最短,根据合运动是相互 独立的两个分运动的叠加,当v1和v2的合速度v的方向与河岸方向的夹角最大时,小船 过河的位移最短当速度v1与合
16、速度v垂直时,最大,此时合位移 s d sin,合速度 v v22v21,sinv 1 v2 ,解得 t2 dv2 v1v22v21 ,故v 1 v2 t22t21 t2 ,C 错误,D 正确 12.如图所示,做匀速直线运动的小车 A 通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物 B,设 重物和小车速度的大小分别为vB、vA,则() AvAvB 17 BvAvB C绳的拉力等于 B 的重力 D绳的拉力大于 B 的重力 解析:选 AD. 小车 A 向左运动的过程中,小车的速度是合速度,可分解为沿绳方向与垂直于绳方向 的速度,如图所示,由图可知vBvAcos,则vBvA,小车向左运动的过程中角减小, vB增大,B 向上做加速运动,故绳的拉力大于 B 的重力故 A、D 正确 13.如图所示,一块橡皮用细线悬挂于 O 点,现用一枝铅笔贴着细线的左侧水平向右以 速度v匀速移动,运动过程中保持铅笔的高度不变,悬挂橡皮的那段细线保持竖直,则在铅 笔未碰到橡皮前,橡皮的运动情况是() A橡皮在水平方向上做匀速运动 B橡皮在竖直方向上做加速运动 C橡皮的运动轨迹是一条直线 D橡