《备战2021届高考物理一轮复习专题：第17讲 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17讲 曲线运动 运动的合成与分解讲义（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第四章曲线运动 研读考纲明方向 考纲要求复习指南 内容要求考情分析： 该部分内容在近几年的高考题中多以选择题形 式出现，还有部分内容在计算题的部分环节也 会出现。 命题趋势： 近几年高考曲线运动的选择题出现得比较频 繁，大多是考查运动的合成与分解、圆周运动 中的动力学方程、曲线运动的特点，应特别关 注圆周运动与生产、生活、高科技的联系。 计算题单独命题的几率不大，多数是在和电磁 场、牛顿运动定律联系的部分过程中出现，比 如，类平抛、圆周运动、离心现象、速度的合 成与分解等出现在大题的部分环节。 运动的合成与分解 抛体运动 匀速圆周运动、角速度、 线速度、向心加速度 匀速圆周运动的向心力 离
2、心现象 重读教材定方法 1阅读 P12，理解曲线运动速度方向，思考：为什么说曲线运动是变速运 2 动？ 提示：速度是个矢量，方向改变，速度就改变了。 2P6阅读“物体做曲线运动的条件”一段，总结物体做直线运动的条件是 什么？物体做曲线运动的条件是什么？ 提示：若物体所受合力的方向与它的速度方向在同一直线上时，物体做直线 运动；当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运 动。 3P7问题与练习T2，风会影响跳伞员落地时间吗？ 提示：不会。 4P7问题与练习T5，大致画出物体由 A 至 D 的运动轨迹。 提示：如图所示。 5P8阅读第二节内容，思考：要使物体做平抛运动，应该保
3、证什么前提？ 平抛运动是匀变速运动吗？ 提示：初速度沿水平方向，只受重力；平抛运动是匀变速曲线运动，ag。 6P12说一说中，试导出斜抛物体运动的轨迹表达式。 提示：由 xv0cost 和 yv0sint1 2gt 2得：yxtan g 2v20cos2x 2。 7P13实验中，平抛运动的 yx 图象是怎样的？ 提示：是一条抛物线。 8 P16思考与讨论图5.42中哪些点角速度相同？哪些点线速度大小相同？ 写出尽可能多的线速度公式，写出尽可能多的角速度公式。 3 提示： 小齿轮和后轮的角速度相同； 小齿轮与大齿轮边缘的线速度大小相同； vr2fr2nr2r T ； t 2 T 2f。 9 P2
4、0思考与讨论匀速圆周运动是匀变速运动吗？写出尽可能多的向心加速 度公式。 提示：不是；anv 2 r 2r4 2r T2 (2f)2r。 10P23实验向心力是谁提供的？运动半径如何确定？ 提示：重力和拉力的合力提供；球心到 O 点在纸面投影的距离为半径。 11P24阅读“变速圆周运动和一般的曲线运动”，怎样处理一般的曲线运 动？ 提示：把一般的曲线分成许多小段，每一小段可以看成某个圆周运动的一部 分。 12P2627火车转弯满足什么条件时车轮不受侧压力？速度过大哪边受侧压 力？速度过小呢？ 提示：当重力和支持力的合力刚好提供向心力时，车轮不受侧压力；速度过 大外侧受压力；速度过小内侧受压力。
5、 13P2829阅读“离心运动”一段，考虑向心力可以从“供”和“需”两方 面看，如“供”“需”平衡，物体做什么运动？如“供”大于“需”，物体做什 么运动？如“供”不应“需”，物体做什么运动？ 提示：若“供”“需”平衡，物体做匀速圆周运动；如“供”大于“需”， 物体做向心运动；如“供”不应“需”，物体做离心运动。 第 17 讲曲线运动运动的合成与分解 4 基础命题点一做曲线运动的条件与轨迹的分析 1物体做曲线运动的条件 (1)从动力学角度看：物体所受 01 合外力的方向跟它的速度方向不在同一条 直线上。 (2)从运动学角度看：物体的 02 加速度方向跟它的速度方向不在同一条直线 上。 2物体做曲
6、线运动的特点 (1)速度的方向： 质点在某一点的速度方向， 沿曲线在这一点的 03 切线方向。 (2)运动的性质：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 04 变速运动。 3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 05 速度方向与 06 合外力方向之间， 速度方 向与轨迹相切，合外力方向指向轨迹的“凹”侧。 4速率变化情况判断 (1)当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率 07 增大。 (2)当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率 08 减小。 (3)当合外力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。 5 1(教科版必修 2 P4T2)一质点
7、做曲线运动，下列说法正确的是() A质点速度大小时刻在改变 B质点加速度方向时刻在改变 C质点速度方向一定与加速度方向相同 D质点速度方向一定沿曲线的切线方向 答案D 解析质点做曲线运动，速度方向变化，速度大小可能不变，A 错误；质点 做曲线运动， 加速度方向与速度方向不在同一条直线上， 但加速度方向可能不变， B、C 错误；质点做曲线运动，速度方向一定沿曲线的切线方向，D 正确。 2(多选)物体受到几个力的作用处于平衡状态，若再对物体施加一个恒力， 其他力不变，则物体可能做() A匀速直线运动或静止B匀变速直线运动 C非匀变速曲线运动D匀变速曲线运动 答案BD 解析若物体处于静止状态，则再对
8、物体施加一个恒力，物体做匀变速直线 运动；若物体处于匀速直线运动状态，施加的恒力与物体速度方向在同一直线上 时，物体做匀变速直线运动，施加的恒力与物体速度方向不在同一直线上时，物 体做匀变速曲线运动，故 B、D 正确。 3下列四图中，能正确反映做曲线运动物体的运动轨迹、速度 v 和所受合外 力 F 关系的是() 6 答案B 解析曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，合外力指向轨迹的凹侧，故 B 正确，A、C、D 错误。 7 基础命题点二运动的合成与分解 1合运动与分运动的关系 (1)等时性：合运动和分运动经历的 01 时间相等，即同时开始、同时进行、 同时停止。 (2)独立性：一个物体同时参与几
9、个分运动，各分运动 02 独立进行，不受其 他运动的影响。 (3)等效性： 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的 03 效果。 2两个直线运动的合运动性质的判断 标准：看合初速度方向与合加速度方向是否共线。 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 04 匀变速曲线运动 两个初速度为零的 匀加速直线运动 05 匀加速直线运动 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 06 匀变速直线运动 如果 v合与 a合不共线，为 07 匀变速曲线运动 3合运动的性质判断 8 加速度(或合外力) 变化： 08 变
10、加速运动 不变： 09 匀变速运动 加速度或合外力 方向与速度方向 共线： 10 直线运动 不共线： 11 曲线运动 4运动合成与分解遵循的法则 位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循 12 平行四边形 定则或 13 三角形定则。 5解决运动的合成与分解问题的一般方法 (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情况及运动规律，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，这常是处理运动的合成与分解问题的关 键点。 1.(人教版必修 2 P7T2改编)(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育 项目，
11、如图所示，当运动员从悬停的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 9 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BC 解析运动员在下落过程中受水平风力和竖直向下的重力作用，竖直方向上 做初速度为零的匀加速直线运动，由 h1 2gt 2，得 t 2h g ，可知运动员下落时间 与风力无关，A 错误，C 正确；运动员的着地速度为水平速度和竖直速度的合速 度，水平方向运动员做初速度为零的匀加速运动，且风力越大加速度越大，所以 着
12、地速度与风力有关，风力越大速度越大，B 正确，D 错误。 2. (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() Av 增大时，L 减小Bv 增大时，L 增大 Cv 增大时，t 减小Dv 增大时，t 增大 答案B 解析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，水平方向的位移越大，则合位移越大， B 正确。
13、 10 3(2019安徽皖中名校联盟高三第一次模拟联考)如图所示，在一张白纸上， 用手平推直尺沿纵向匀速移动，同时让铅笔尖靠着直尺沿横向匀加速移动，则笔 尖画出的轨迹应为() 答案C 解析笔尖在水平方向做匀加速直线运动，在竖直方向做匀速直线运动，结 合加速度方向指向曲线运动轨迹的凹侧可知 C 正确。 4 (2015全国卷)由于卫星的发射场不在赤道上， 同步卫星发射后需要从转 移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发 动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速 度约为 3.1103m/s， 某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为 1.5510
14、3m/s， 此时 卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为 30，如图所 示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为() A西偏北方向，1.9103m/s B东偏南方向，1.9103m/s C西偏北方向，2.7103m/s D东偏南方向，2.7103m/s 11 答案B 解析由题设条件可知，卫星在转移轨道经赤道上空时速度 v11.55103 m/s，同步卫星的环绕速度 v3.1103m/s，设发动机给卫星的附加速度为 v2，由 平 行 四 边 形 定 则 ， 三 个 速 度 间 关 系 如 图 所 示 ， 由 余 弦 定 理 可 得 v2 v2v212vv1cos301.91
15、03m/s，方向：东偏南，B 正确。 能力命题点一小船渡河问题 1有关小船渡河的三种速度：v船是船在静水中的速度；v水是水流的速度； v合是船在水中的实际速度，也是 v船和 v水的合速度。 2两个极值 (1)过河的最短时间：当船头方向垂直河岸时，渡河时间最短，tmin d v船，其 中 d 为两岸间的距离。 (2)过河的最小位移 若 v船v水(图甲)：当 v合v 水时，xmind； 若 v船v水(图乙)，当 v船v合时，过河位移最小，最小位移为 xminv 水 v船 d。 12 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
16、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 t1 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角， 渡河时间 t2d v d v船sin 200 4sin60 s100 3 3 s。 13 (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 t d v船sin 。当90，即船头与河岸垂直时，渡河时间最
