2020年高考物理一轮复习课件：专题四 第1讲 运动的合成与分解.ppt

专题四　曲线运动 万有引力定律 考点内容 要求 热点考向 1. 运动的合成与分解 Ⅱ 1. 高难度的压轴题经常和本章有 关，题型以选择题和计算题为主 . 高考着重考查的知识点有曲线运 动的特点、平抛运动和圆周运动的 规律、万有引力与天体运动规律、 宇宙速度与卫星运行及变轨问题 . 2. 从命题趋势上看，突出物理与现 代科技、生产、生活的结合，特别 是与现代航天技术的联系会更加 密切，与牛顿运动定律、机械能守 恒定律等内容结合命题的可能性 也较大，在高考备考中要引起重视 . 2. 抛体运动 Ⅱ 3. 匀速圆周运动、角速度、 线速度、向心加速度 Ⅰ 4. 匀速圆周运动的向心力 Ⅱ 5. 离心现象 Ⅰ 6. 万有引力定律及其应用 Ⅱ 7. 环绕速度 Ⅱ 8. 第二宇宙速度和第三宇 宙速度 Ⅰ 9. 经典时空观和相对论时 空观 Ⅰ 第 1 讲　 运动的合成与分解 考点 1 曲线运动的条件和轨迹的判断 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 __ ___ ______. 切线方向 变速 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 ________ 运动 . 3. 运动的条件：物体所受 ________ 的方向跟它的速度方向 不在同一条直线上 或它的 ________ 方向与速度方向不在同一条 直线上 . 合外力 加速度 4. 合外力方向与轨迹的关系 合外力 速度 物体做曲线运动的轨迹一定夹在 ________ 方向与 ________ 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 . 考点 2 运动的合成与分解 1. 分运动和合运动的关系 (1) 等时性、独立性、等效性 各分运动与合运动总是同时 ________ ，同时 ________ ，经 历的时间一定 ________ ；各分运动是各自 _________ ，不受其他 分运动的影响；各分运动的叠加与合运动具 有 ________ 的效果 . (2) 合运动的性质是由分运动的性质决定的 . 开始 结束 相同 独立的 相同 2. 运动的合成与分解 (1) 运动的合成 合运动 平行四边形定则 由几个分运动求 ________. 合成的方法是 _______________. (2) 运动的分解 分运动 两个分运动 互逆 已知合运动求 ________ ，分解时应根据运动的效果确定 ____________ 的方向，然后由平行四边形定则确定大小，分解 时也可按正交分解 法分解，运动的分解与合成是 ________ 运算 . 【 基础自测 】 1. 做曲线运动的物体， 在运动过程中，一定发生变化的物 理量是 ( ) A. 速率 B. 速度 C. 加速度 D. 合力 解析： 曲线运动物体的速度方向一定变化，但大小可能变， 也可能不变， B 正确， A 错误；做曲线运动的物体所受合外力 一定不为零，一定具有加速度，但合外力 、加速度可能不变， 可能变化， C 、 D 错误 . 答案： B 2. 如图 4-1-1 所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹 ( 铅 球视为质点 ) ， A 、 B 、 C 为曲线上的三点，关于铅球在 B 点的速 度方向，下列说法正确的是 ( ) 图 4-1-1 A. 沿 AB 的方向 C. 沿 BD 的方向 B. 沿 BC 的方向 D. 沿 BE 的方向 解析： 由于做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在 该点的切线方向，因此，铅球在 B 点的速度方向沿 BD 的方向， C 正确 . 答案： C 3. 如图 4-1-2 所示，一名 92 岁的南非妇女从距地面大约 2700 m 的飞机上，与跳伞教练绑在一起跳下，成为南非已知的年龄最 大的高空 跳伞者 . 假设没有风的时候，落到地面所用的时间为 t ， 而实际上在下落过程中受到了水平方向的风的影响，则实际下 落所用时间 ( ) 图 4-1-2 A. 仍为 t B. 大于 t C. 小于 t D. 无法确定 答案： A 4. 一条河宽 300 m ，水流速度为 3 m/s ，小船在静水中的速 度为 4 m/s ，则小船横渡该河所需的最短时间是 ( ) B.60 s D.100 s A.43 s C.75 s 答案： C 热点 1 考向 1 物体做曲线运动的条件与轨迹分析 曲线运动的轨迹特征 [ 热点归纳 ] 曲线运动的轨迹始终夹在合力的方向与速度的方向之间， 而且向合力的一侧弯曲，或者说合力的方向总指向曲线的凹侧 . 曲线轨迹只能平滑变化，不会出现折线 . 【 典题 1 】 一物体由静止开始自由下落 ，下落的同时受一 恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间风突然停止， 则其运动的轨迹可能是图中的哪一个？ ( ) A B C D 解析： 物体一开始做自由落体运动，速度向下，当受到水 平向右的风力时，合力的方向右偏下，速度和合力的方向不在 同一条直线上，物体做曲线运动，轨迹应夹在速度方向和合力 方向之间 . 风停止后，物体的合力方向向下，与速度仍然不在同 一条直线上，做曲线运动，轨迹向下凹 .C 正确， A 、 B 、 D 错误 . 答案： C 考向 2 曲线运动的性质 [ 热点归纳 ] 若合外力为变力，则为变加速运动；若合外力为恒力，则 为匀变速运动；若合外力为恒力且与初速度方向不在一条直线 上，则物体做匀变速曲线运动 . 【 典题 2 】 ( 多选 ) 一个质点受到两个互成锐角的力 F 1 和 F 2 的作用，由静止开始运动，若运动中保持两个力的方向不变 ， 但 F 1 突然增大 Δ F ，则质点此后 ( ) A. 一定做匀变速曲线运动 B. 在相等时间内速度变化一定相 等 C. 可能做变加速曲线运动 D. 一定做匀变速直线运动 解析： 质点原来是静止的，在 F 1 、 F 2 的合力的作用下开始 运动，此时质点沿合力方向做直线运动，运动一段时间之后， 物体就有了速度，而此时将 F 1 突然增大为 F 1 ＋ Δ F ， F 1 变大了， 它们的合力也就变了，原来合力的方向与速度的方向在一条直 线上，质点做的是直线运动，把 F 1 改变之后，由平行四边形定 则可以知道，合力的大小变了，合力的方向也变了，就不再和 速度的方向在同一条直线上了，所以此后质点将做曲线运动， 因为 F 1 、 F 2 都是恒力，改变之后它们的合力还是恒力，质点的 加速度就是定值，所以质点以后做匀变速曲线运动，在相等的 时间内速度的变化一定相等 .A 、 B 正确， C 、 D 错误 . 答案： AB 考向 3 速率变化情况的判断 [ 热点归纳 ] 【 典题 3 】 如图 4- 1-3 所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的 示意图，且质点运动到 D 点时速度方向与加速度方向恰好互相 垂直，则质点从 A 点运动到 E 点的过程中，下列说法正确的是 ( ) A. 质点经过 C 点的速率比 D 点的大 B. 质点经过 A 点时的加速度方向与速度 方向的夹角小于 90° 图 4-1-3 C. 质点经过 D 点时的加速度比 B 点的大 D. 质点从 B 到 E 的过程中加速度方向与速度方向的夹 角先 增大后减小 解析： 质点做匀变速曲线运动，所以加速度不变；由于在 D 点速度方向与加速度方向垂直，则在 C 点时速度方向与加速 度方向的夹角为钝角，所以质点由 C 到 D 速率减小，所以 C 点 速率比 D 点大 . 答案： A 热点 2 考向 1 运动的合成与分解的应用 运动的合成与分解的方法 [ 热点归纳 ] 1. 对运动进行分解时，要根据运动的实际效果来确定两个 分运动的方向，否则分解无实际意义 . 也可以根据实际情况，对 运动进行正交分解 . 2. 合运动与分运动的判断：合运动 就是物体相对某一参考 系 ( 如地面 ) 所做的实际运动，即物体合运动的轨迹一定是物体 实际运动的轨迹，物体相对于参考系的速度即为合速度 . 3. 曲线运动一般可以分解成两个方向上的直线运动，通过 对已知规律的直线运动的研究，可以知道曲线运动的规律，这 是我们研究曲线运动的基本方法 . 【 典题 4 】 ( 多选 ) 在一光滑水平面内建立平面直角坐标系， 一物体从 t ＝ 0 时刻起，由坐标原点 O (0,0) 开始运动，其沿 x 轴 和 y 轴方向运动的速度 - 时间图象如图 4-1-4 甲、乙所示，下列 说法正确的是 ( ) 甲 乙 图 4-1-4 A. 前 2 s 内物体沿 x 轴做匀加速直线运动 B. 后 2 s 内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿 y 轴 方向 C.4 s 末物体坐标为 (4 m,4 m) D.4 s 末物体坐标为 (6 m,2 m) 解析： 前 2 s 内物体在 y 轴方向速度为 0 ，由题图甲知只沿 x 轴方向做匀加速直线运动， A 正确；后 2 s 内物体在 x 轴方向 做匀速运动，在 y 轴方向做初速度为 0 的匀加速运动，加速度 沿 y 轴方向，合运动是曲线运动， B 错误； 4 s 内物体在 x 轴方 D 正确， C 错误 . 答案： AD 考向 2 两个直线运动的合运动性质的判断 [ 热点归纳 ] 1. 运动轨迹的判断： (1) 若物体所受合力方向与速度 方向在同一直线上，则物体 做直线运动 . (2) 若物体所受合力方向与速度方向不在同一直线上，则物 体做曲线运动 . 2. 合运动的性质的判断： 合运动的性质由合加速度的特点决定 . (1) 根据合加速度是否恒定判定合运动的性质：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 . (2) 根据合加速度的方向与合初速度的方向关系判定合运 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 . 【 典题 5 】 ( 多选 ) 如图 4-1-5 所示，在灭火抢险的过程中， 消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火 作业 . 为了节省救援时间，在消防车向前前进的过程中，人同时 相对梯子匀速向上运动 . 在地面上看消防队员的运动，下列说法 正确的是 ( ) 图 4-1-5 A. 当消防车匀速前进时，消防队员一定做匀加速直线运动 B. 当消防车匀速前进时，消防队员一定做匀速直线运动 C. 当消防车匀加速前进时，消防队员一定做匀变速曲线运动 D. 当消防车匀加速前进时，消防队员一定做匀变速直线运动 解析： 当消防车匀速前进时，消防队员一定做匀速直线运 动， B 正确， A 错误；当消防车匀加速前进时，消防队员一定 做匀变速曲线运动， C 正确， D 错误 . 答案： BC 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 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 方法技巧： 两个直线运动的合运动性质的判断： 热点 3 小船渡河问题 [ 热点归纳 ] 小船渡河的两类问题、三种情景： 渡河位 移最短 如果 v 船 > v 水 ，当船头方向与上游夹角 θ 满足 v 船 cos θ ＝ v 水 时，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河宽 d 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 ( 续表 ) 【 典题 6 】 有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为 v 的大河 . 小明驾着小船 渡河，去程时船头指向始终与河岸垂直， 回程时行驶路线与河岸垂直 . 去程与回程所用时间的比值为 k ， 船在静水中的速度大小相同，则小船在静水中的速度大小为 ( ) 答案： B 方法技巧： 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 . 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 . 绳或杆末端速度的分解 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 (1) 合运动→绳拉物体的实际运动速度 v 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： 甲 丙 乙 丁 图 4-1-6 【 典题 7 】 (2017 年河北石家庄实验中学检测 ) 一轻杆两端 分别固定质量为 m A 和 m B 的两个小球 A 和 B ( 可视为质点 ). 将其 放在一个光滑球形容器中从位置 1 开始下滑，如图 4-1-7 所示， 当轻杆到达位置 2 时，球 A 与球形容器球心 等高，其速度大小为 v 1 ，已知此时轻杆与水 平方向成 θ ＝ 30° 角， B 球的速度大小为 v 2 ， 则 ( ) 图 4-1-7 图 4-1-8 答案： C 【 触类旁通 】 如图 4-1-9 所示，将质量为 2 m 的重物悬挂在 轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为 m 的小环，小环套在竖 直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为 d . 现将小环 从与定滑轮等高的 A 处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也 图 4-1-9 A. 小环刚释放时，轻绳中的拉力一定大于 2 mg 解析： 如图 D21 所示，将小环速度 v 进行正交分解，其分 速度 v 1 与重物上升的速度大小相等，小环释放后，速度 v 增加， 而 v 1 ＝ v cos θ ， θ 减小，故 v 1 增大，由此可知，小环刚释放时， 重物具有向上的加速度，故绳中拉力一定大于 2 mg ，选项 A 正 确；小环到达 B 处时，绳与直杆的夹角为 45° ，重物上升的高 图 D21 答案： C