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1、速度关联类问题求解速度的合成与分解编辑杨国兴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图5-1难点图5-21.（）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？图5-3案例探究例1如图5-3所示，在一光滑水平面上放一个物体，人通
2、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？图5-4命题意图：考查分析综合及推理能力，B级要求.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:应用微元法图5-5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CDAB，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.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=由解
3、之：v物=解法二:应用合运动与分运动的关系图5-6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
4、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
5、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合速度）且速度方向始
6、终不变.3.确定该点合速度（实际速度）的实际运动效果从而依据平行四边形定则确定分速度方向.4.作出速度分解的示意图，寻找速度关系.图5-8歼灭难点训练一、选择题1.（）如图5-8所示，物体A置于水平面上，A前固定一滑轮B，高台上有一定滑轮D，一根轻绳一端固定在C点，再绕过B、D.BC段水平，当以速度v0拉绳子自由端时，A沿水平面前进，求：当跨过B的两段绳子夹角为时A的运动速度v.2.（）如图5-9所示，均匀直杆上连着两个小球A、B，不计一切摩擦.当杆滑到如图位置时，B球水平速度为vB，加速度为aB，杆与竖直夹角为，求此时A球速度和加速度大小.图5-11图5-9图5103.（）一轻绳通过无摩擦的
7、定滑轮在倾角为30的光滑斜面上的物体m1连接，另一端和套在竖直光滑杆上的物体m2连接.已知定滑轮到杆的距离为m.物体m2由静止从AB连线为水平位置开始下滑1m时，m1、m2恰受力平衡如图5-10所示.试求：（1）m2在下滑过程中的最大速度.（2）m2沿竖直杆能够向下滑动的最大距离.图5-124.（）如图5-11所示，S为一点光源，M为一平面镜，光屏与平面镜平行放置.SO是垂直照射在M上的光线，已知SO=L，若M以角速度绕O点逆时针匀速转动，则转过30角时，光点S在屏上移动的瞬时速度v为多大？5.（）一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m的物体，如图5-12所示.绳的P端拴在车后的挂钩
8、上，Q端拴在物体上.设绳的总长不变，绳子质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时，车在A点，左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的，左侧绳绳长为H.提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A经B驶向C.设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为vB.求在车由A移到B的过程中，绳Q端的拉力对物体做的功.图5-136.（）如图5-13所示，斜劈B的倾角为30，劈尖顶着竖直墙壁静止于水平地面上，现将一个质量与斜劈质量相同、半径为r的球A放在墙面与斜劈之间，并从图示位置由静止释放，不计一切摩擦，求此后运动中（1）斜劈的最大速度.（2）球触地后弹起的最大高度。（球与地面作用中机械能的损失忽略不计）参考
9、答案：难点1.vB=2.略歼灭难点训练1.v=2.vA=vBtan;aA=aBtan3.（1）由图可知，随m2的下滑，绳子拉力的竖直分量是逐渐增大的，m2在C点受力恰好平衡，因此m2从B到C是加速过程，以后将做减速运动，所以m2的最大速度即出现在图示位置.对m1、m2组成的系统来说，在整个运动过程中只有重力和绳子拉力做功，但绳子拉力做功代数和为零，所以系统机械能守恒.E增=E减，即m1v12+m22v2+m1g（A-A）sin30=m2gB又由图示位置m1、m2受力平衡，应有：TcosACB=m2g,T=m1gsin30又由速度分解知识知v1=v2cosACB，代入数值可解得v2=2.15m/
10、s,（2）m2下滑距离最大时m1、m2速度为零，在整个过程中应用机械能守恒定律，得：E增=E减即:m1g（）sin30=m2gH利用（1）中质量关系可求得m2下滑的最大距离H=m=2.31m图514.由几何光学知识可知：当平面镜绕O逆时针转过30时，则：SOS=60，OS=L/cos60.选取光点S为连结点，因为光点S在屏上，该点运动方向不变，故该点实际速度（合速度）就是在光屏上移动速度v；光点S又在反射光线OS上，它参与沿光线OS的运动.速度v1和绕O点转动，线速度v2；因此将这个合速度沿光线OS及垂直于光线OS的两个方向分解，由速度矢量分解图51可得：v1=vsin60,v2=vcos60
11、又由圆周运动知识可得：当线OS绕O转动角速度为2.图52则：v2=2L/cos60vcos60=2L/cos60,v=8L.5.以物体为研究对象，开始时其动能Ek1=0.随着车的加速运动，重物上升，同时速度也不断增加.当车子运动到B点时，重物获得一定的上升速度vQ，这个速度也就是收绳的速度，它等于车速沿绳子方向的一个分量，如图5-2，即vQ=vB1=vBcos45=vB于是重物的动能增为Ek2=mvQ2=mvB2在这个提升过程中，重物受到绳的拉力T、重力mg，物体上升的高度和重力做的功分别为h=H-H=（-1）HWG=-mgh=-mg（-1）H于是由动能定理得WT+WG=Ek=Ek2-Ek1即
12、WT-mg（-1）H=mvB2-0所以绳子拉力对物体做功WT=mvB2+mg（-1）H6.（1）A加速下落，B加速后退，当A落地时，B速度最大，整大过程中，斜面与球之间弹力对球和斜面做功代数和为零，所以系统机械能守恒.mg（h-r）=mvA2+mvB2由图中几何知识知：h=cot30r=rA、 B的运动均可分解为沿斜面和垂直斜面的运动，如图53所示。图53由于两物体在垂直斜面方向不发生相对运动，所以vA2=vB2即vAcos30=vBsin30解得vA=vB=（2）A球落地后反弹速度vA=vA做竖直上抛运动的最大高度：Hm=卫星运行特点分析及应用编辑杨国兴卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律
13、、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，是新高考突出学科内及跨学科间综合创新能力考查的命题热点，也是考生备考应试的难点.难点1.（）用m表示地球通讯卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，0表示地球自转的角速度，则通讯卫星所受地球对它的万有引力的大小A.等于0B.等于m2C.等于m2D.以上结果都不对2.（）俄罗斯“和平号”空间站在人类航天史上写下了辉煌的篇章，因不能保障其继续运行，3月23日坠入太平洋.设空间站的总质量为m，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动.坠落时地面指挥系统使空间站在极短时间内向前喷
14、出部分高速气体，使其速度瞬间变小，在万有引力作用下下坠.设喷出气体的质量为m，喷出速度为空间站原来速度的37倍，下坠过程中外力对空间站做功为W.求：（1）空间站做圆周运动时的线速度.（2）空间站落到太平洋表面时的速度.（设地球表面的重力加速度为g，地球半径为R）3.（）已知物体从地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v2=,其中G、m、R分别是引力常量、地球的质量和半径.已知G=6.6710-11Nm2/kg2,c=2.9979108m/s.求下列问题：（1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫作黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量m=1.981030kg，求它的可能最大半径；（2）在目前天文观测范围内，物
15、质的平均密度为10-27kg/m3，如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物体都不能脱离宇宙，问宇宙的半径至少多大？案例探究例1（）用m表示地球同步通信卫星的质量、h表示卫星离地面的高度、M表示地球的质量、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度、T0表示地球自转的周期、0表示地球自转的角速度，则：（1）地球同步通信卫星的环绕速度v为A.0（R0+h）B.C.D.（2）地球同步通信卫星所受的地球对它的万有引力F的大小为A.mB.m20（R0+h）C.mD.m（3）地球同步通信卫星离地面的高度h为A.因地球同步通信卫星和地球自转同步，则卫星离地面的高度就被确定B.-R0C.-R
