2014版高中物理《復(fù)習(xí)方略》課件必修2 第四章 第1講曲線運(yùn)動(dòng)　運(yùn)動(dòng)的合成與分解（教科版）

1、必修2第四章　曲線運(yùn)動(dòng)　萬有引力與航天第1講　曲線運(yùn)動(dòng)　運(yùn)動(dòng)的合成與分解,知識(shí)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解　Ⅱ 1.曲線運(yùn)動(dòng)(1)速度的方向:質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向,沿曲線上該點(diǎn)的_____方向。(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度的_____時(shí)刻改變,故曲線運(yùn)動(dòng)一定是_____運(yùn)動(dòng),即必然具有加速度。,切線,方向,變速,(3)做曲線運(yùn)動(dòng)的條件:當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體所受_______的方向跟它的速度方向不在同一直線上時(shí),

2、物體就做曲線運(yùn)動(dòng)。,合外力,2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解(1)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng):一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng),參與的這幾個(gè)運(yùn)動(dòng)即_______,物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)即_______。(2)運(yùn)動(dòng)的合成:已知_______求_______,包括位移、速度和加速度的合成。(3)運(yùn)動(dòng)的分解:已知_______求_______,解題時(shí)應(yīng)按實(shí)際效果分解,或正交分解。(4)遵循的法則:___________定則。,分運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng),分運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)

3、,分運(yùn)動(dòng),平行四邊形,【思考辨析】(1)曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度大小一定發(fā)生變化。(　　)(2)曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度一定是變化的。(　　)(3)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。(　　)(4)合運(yùn)動(dòng)的速度一定比每一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度都大。(　　)(5)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定與它們合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等。(　　)(6)只要兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)。(　　)(7)兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(　　),分析:曲線運(yùn)

4、動(dòng)的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,而速度的大小可能變化,也可能保持不變,如果物體的加速度方向與速度方向的夾角為銳角或鈍角,則物體的速度大小變化,如果物體的加速度方向與速度方向垂直,則物體的速度大小保持不變,(1)錯(cuò);做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,如果所受合外力為恒力,加速度保持不變,物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),(2)錯(cuò);做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向時(shí)刻改變,必然具有加速度,一定是變速運(yùn)動(dòng),(3)對(duì);合速度與分速度之間的關(guān)系滿足平行四邊形定則,它的大小可

5、以比分速度大,也可以,比分速度小,還可以與分速度相等,(4)錯(cuò);兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定與它們合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,(5)對(duì);兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合速度與合加速度的方向關(guān)系決定的,如果合速度與合加速度方向在一條直線上,物體做直線運(yùn)動(dòng),否則物體做曲線運(yùn)動(dòng),(6)錯(cuò);當(dāng)兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合速度方向與合加速度方向不在同一直線上時(shí),合運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng),(7)錯(cuò)。,考點(diǎn) 1 合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡(三年1考)　拓展延伸【考點(diǎn)解讀】

6、1.運(yùn)動(dòng)類型的判斷(1)判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng),要分析合力是否為恒力。(2)判斷物體是否做曲線運(yùn)動(dòng),要分析合力方向是否與速度方向成一定夾角。①當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí),物體的速率增大;②當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí),物體的速率減小;③當(dāng)合力方向與速度方向垂直時(shí),物體的速率不變。,2.合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡的判斷合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡,由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及合初速度與合加速度的方向關(guān)系決定。(1)根據(jù)加速度判定合運(yùn)

7、動(dòng)的性質(zhì):若合加速度不變,則為勻變速運(yùn)動(dòng);若合加速度(大小或方向)變化,則為非勻變速運(yùn)動(dòng)。(2)根據(jù)合加速度的方向與合初速度的方向判定合運(yùn)動(dòng)的軌跡:若合加速度的方向與合初速度的方向在同一直線上則為直線運(yùn)動(dòng),否則為曲線運(yùn)動(dòng)。,(3)合力(或合加速度)方向與軌跡的關(guān)系物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡一定夾在合力(或合加速度)方向和速度方向之間,速度方向與軌跡相切,合力(或合加速度)方向指向曲線的凹側(cè)。,【典例透析1】如圖所示,在一端封閉的光滑細(xì)玻璃

8、管中注滿清水,水中放一個(gè)紅蠟做成的小圓柱體R(R視為質(zhì)點(diǎn))。將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合,在R從坐標(biāo)原點(diǎn)勻速上浮的同時(shí),玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。R在上升過程中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖是(　　),【解題探究】(1)小圓柱體沿y軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿x軸方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),這意味著小圓柱體所受合外力的方向是怎樣的?提示:小圓柱體所受合外力的方向沿x軸方向。(2)請(qǐng)根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),判

9、斷小圓柱體運(yùn)動(dòng)軌跡的偏轉(zhuǎn)方向。提示:小圓柱體的軌跡彎向合外力的方向,由于合外力沿x軸正方向,所以其運(yùn)動(dòng)軌跡將彎向x軸正方向一側(cè)。,【解析】選D。小圓柱體R沿y軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿x軸方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則小圓柱體R所受合外力的方向沿x軸方向,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),軌跡應(yīng)向受力的一側(cè)彎曲,故選項(xiàng)D正確。,【總結(jié)提升】兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷根據(jù)合加速度方向與合初速度方向判定合運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),具體分以下

10、幾種情況:,【變式訓(xùn)練】(2013·瓊海模擬)小球在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它受到力F的作用(F的方向如圖所示)時(shí),小球可能的運(yùn)動(dòng)方向是(　　)A.Oa　　　B.Ob　　　C.Oc　　　D.Od【解析】選D。由曲線運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)可知,合外力總是指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè),故選項(xiàng)D正確。,考點(diǎn) 2 運(yùn)動(dòng)的合成與分解(三年2考)　深化理解【考點(diǎn)解讀】1.合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系(1)等時(shí)性:各個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)

11、開始,同時(shí)結(jié)束,經(jīng)歷時(shí)間相等(不同時(shí)的運(yùn)動(dòng)不能合成)。,(2)獨(dú)立性:一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí),各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,互不影響。(3)等效性:各分運(yùn)動(dòng)疊加起來與合運(yùn)動(dòng)有完全相同的效果。(4)同一性:各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是指同一物體參與的分運(yùn)動(dòng)和實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng),不能是幾個(gè)不同物體發(fā)生的不同運(yùn)動(dòng)。,2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)算法則運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解,由于它們均是矢量,故合成與分解都遵

12、守平行四邊形定則。,【典例透析2】(多選)(2012·江蘇高考)如圖所示,相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值)。將A向B水平拋出的同時(shí),B自由下落。A、B與地面碰撞前后,水平分速度不變,豎直分速度大小不變、方向相反。不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間,則(　　),A.A、B在第一次落地前能否相碰,取決于A的初速度B.A、B在第一次落地前若不碰,此后就不會(huì)相碰C.A、B不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰D.A、B一定能

13、相碰【解題探究】(1)請(qǐng)分析A球與地面碰撞前后可分解為水平方向和豎直方向怎樣的運(yùn)動(dòng)。①碰撞前:________________________________________________。②碰撞后:__________________________________________________。,水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體,運(yùn)動(dòng),水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻減速直,線運(yùn)動(dòng),(2)請(qǐng)分析A、B球

14、在豎直方向上的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況有什么特點(diǎn)。①受力情況:______________________________。②運(yùn)動(dòng)情況:____________________________。,受重力,與地面相碰時(shí)受地面彈力,初速度相同,始終處在同一高度,【解析】選A、D。A、B在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況相同,始終處于相同的高度,小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由h= gt2得 當(dāng) l=v0t時(shí),兩球相遇,h一定,所以A、B在第一次

15、落地前能否相碰,取決于A的初速度,選項(xiàng)A正確;A、B與地面碰撞后,豎直分速度大小不變、方向相反,因此A、B豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況仍然相同,始終處于相同的高度,水平速度不變,A會(huì)繼續(xù)向右做拋體運(yùn)動(dòng),當(dāng)l=v0t時(shí),A、B相碰,可能發(fā)生在最高處,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;A、B一定能相碰,選項(xiàng)D正確,B錯(cuò)誤。,【總結(jié)提升】求解運(yùn)動(dòng)的合成與分解的三個(gè)技巧(1)求解運(yùn)動(dòng)的合成與分解問題,應(yīng)抓住合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性、等效性的關(guān)系。(2)在

16、小船渡河問題中可將小船的運(yùn)動(dòng)分解為沿船頭方向和沿水流方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng);而在繩拉物體運(yùn)動(dòng)問題中常以繩與物體的連接點(diǎn)為研究對(duì)象,將物體的速度分解為沿繩方向和垂直繩方向的兩個(gè)分速度。(3)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等。,【變式訓(xùn)練】船在靜水中的航速為v1,水流的速度為v2,為使船行駛到河正對(duì)岸的碼頭,則v1相對(duì)v2的方向應(yīng)為(　　)【解析】選C。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)可知,要使船垂直到達(dá)對(duì)岸,即使船的合速度指向?qū)Π丁８鶕?jù)平行四邊形定

17、則,選項(xiàng)C正確。,【變式備選】降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風(fēng),風(fēng)速越大,則降落傘(　　)A.下落的時(shí)間越短　　B.下落的時(shí)間越長C.落地時(shí)速度越小D.落地時(shí)速度越大【解析】選D。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理,水平方向吹來的風(fēng)不會(huì)影響豎直方向的運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)速度的合成,落地時(shí)速度 風(fēng)速越大,vx越大,降落傘落地時(shí)速度越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。,【典例透析】如圖所示,一人站在岸上,利用

18、繩和定滑輪,拉船靠岸,在某一時(shí)刻繩的速度為v,繩AO段與水平面夾角為θ,OB段與水平面夾角為α。不計(jì)摩擦和滑輪的質(zhì)量,則此時(shí)小船的速度多大?,【備選例題】,【規(guī)范解答】小船的運(yùn)動(dòng)引起了繩子的收縮以及小船繞定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效果,所以將小船的運(yùn)動(dòng)分解到繩子收縮的方向和垂直于繩子的方向,分解如圖所示,則由圖可以看出vA=答案:,小船渡河模型1.模型構(gòu)建在運(yùn)動(dòng)的合成與分解問題中,兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍是勻速直線運(yùn)動(dòng),其中一個(gè)速度

19、大小和方向都不變,另一個(gè)速度大小不變,方向在180?范圍內(nèi)(在速度不變的分運(yùn)動(dòng)所在直線的一側(cè))變化。我們對(duì)合運(yùn)動(dòng)或分運(yùn)動(dòng)的速度、時(shí)間、位移等問題進(jìn)行研究。這樣的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可看作“小船渡河模型”。,2.模型條件(1)物體同時(shí)參與兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小和方向保持不變,另一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小不變,方向可在一定范圍內(nèi)變化。,3.模型特點(diǎn)(1)船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是水流的運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。(2)三種速度:船在靜水中的

20、速度v1、水的流速v2、船的實(shí)際速度v。,(3)三種情景:①過河時(shí)間最短:船頭正對(duì)河岸,渡河時(shí)間最短,t短=　 (d為河寬)。②過河路徑最短(v2v1時(shí)):合速度不可能垂直于河岸,無法垂直河岸渡河。確定方法如下:如圖所示,以v2矢量末端為圓心,以v1矢量的大小為半徑畫弧,從v2矢量的始端向圓弧作切線,則合速度沿此切線方向航程最短。由圖可知sinθ= 最短航程,【典例】河寬60 m,水流速度v1=6 m/s,小船在靜水中的速

21、度v2=3 m/s,則:(1)它渡河的最短時(shí)間是多少?(2)最短航程是多少?,【深度剖析】(1)設(shè)船與岸成θ角開出,如圖所示。渡河時(shí)間為:當(dāng)θ=90°時(shí)渡河時(shí)間最短,,(2)因?yàn)榇傩∮谒?所以小船一定向下游漂移。如圖所示,以v1矢量末端為圓心,以v2矢量的大小為半徑畫弧,從v1矢量的始端向圓弧作切線,則合速度沿此切線方向航程最短。由圖可知sinθ=　最短航程為:答案:(1)20s　(2)120 m,【

22、名師指津】求解小船渡河問題的方法求解小船渡河問題有兩類:一是求渡河時(shí)間,二是求渡河位移。無論哪類都必須明確以下四點(diǎn):(1)解決這類問題的關(guān)鍵:正確區(qū)分分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng),船的航行方向也就是船頭指向,是分運(yùn)動(dòng)。船的運(yùn)動(dòng)方向也就是船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向,是合運(yùn)動(dòng),一般情況下與船頭指向不一致。,(2)運(yùn)動(dòng)分解的基本方法,按實(shí)際效果分解,一般用平行四邊形定則按水流方向和船頭指向分解。(3)渡河時(shí)間只與垂直河岸的船的分速度有關(guān),與水流速度無關(guān)。(4

23、)求最短渡河位移時(shí),根據(jù)船速v船與水流速度v水的情況用三角形法則求極限的方法處理。,【變式訓(xùn)練】(多選)民族運(yùn)動(dòng)會(huì)上有一騎射項(xiàng)目如圖所示,運(yùn)動(dòng)員騎在奔跑的馬上,彎弓放箭射擊側(cè)向的固定目標(biāo)。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員騎馬奔馳的速度為v1,運(yùn)動(dòng)員靜止時(shí)射出的弓箭速度為v2,跑道離固定目標(biāo)的最近距離為d。要想命中目標(biāo)且射出的箭在空中飛行時(shí)間最短,則(　　),【解析】選B、C。要想箭在空中飛行的時(shí)間最短的情況下?lián)糁心繕?biāo),v2必須垂直于v1,并且v1、v2的

24、合速度方向指向目標(biāo),如圖所示,故箭射到目標(biāo)的最短時(shí)間為　　C正確、D錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員放箭處離目標(biāo)的距離為　　　　又　　　　　 A錯(cuò)誤、B正確。,【雙基題組】1.(多選)(2013·廣州模擬)關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,下列說法中正確的是(　　)A.它所受的合外力一定不為零B.它所受的合外力一定是變力C.其速度可以保持不變D.其動(dòng)能可以保持不變,【解析】選A、D。物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力與初速度不在一條直線上,與合外力

25、是恒力還是變力無關(guān),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向一定發(fā)生改變,速度大小不一定變化,其動(dòng)能可以保持不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。,2.(2013·慶陽模擬)在無風(fēng)的情況下,跳傘運(yùn)動(dòng)員從水平飛行的飛機(jī)上跳傘,下落過程中受到空氣阻力,下列描述下落速度的水平分量大小vx、豎直分量大小vy與時(shí)間t的圖像,可能正確的是(　　),【解析】選B。跳傘運(yùn)動(dòng)員下落過程中受到的空氣阻力并非恒力,與速度有關(guān),且速度越大受到的阻力越大,知道

26、速度與所受阻力的規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵。豎直方向運(yùn)動(dòng)員受重力和空氣阻力,速度逐漸增大,阻力逐漸增大,合力逐漸減小,加速度逐漸減小,水平方向只受阻力,速度逐漸減小,阻力逐漸減小,加速度逐漸減小。在v-t圖像中圖線的斜率表示加速度,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤,B正確。,3.小船勻速渡過一條河流,當(dāng)船頭垂直對(duì)岸方向航行時(shí),在出發(fā)后10 min到達(dá)對(duì)岸下游120 m處;若船頭保持與河岸成α角向上游航行,出發(fā)后12.5 min到達(dá)正對(duì)岸。求:(1)水流的

27、速度;(2)船在靜水中的速度;河的寬度;船頭與河岸間的夾角α。,【解析】(1)船頭垂直對(duì)岸方向航行時(shí),如圖甲所示。由x=v2t1得:(2)又有:d=v1t1船頭保持與岸成α角航行時(shí),如圖乙所示。v2=v1cosαd=v1sinαt2聯(lián)立以上各式解得:α=53°,v1= m/s,d=200 m。答案:(1)0.2 m/s　(2) m/s　200m　53°,【高考題組】4.(2011·

28、;江蘇高考)如圖所示,甲、乙兩同學(xué)從河中O點(diǎn)出發(fā),分別沿直線游到A點(diǎn)和B點(diǎn)后,立即沿原路線返回到O點(diǎn),OA、OB分別與水流方向平行和垂直,且OA=OB。若水流速度不變,兩人在靜水中游速相等,則他們所用時(shí)間t甲、t乙的大小關(guān)系為(　　)A.t甲t乙 D.無法確定,【解析】選C。設(shè)OA=OB=l,人在靜水中的速度和水流速度分別是v1、v2，則甲往復(fù)的時(shí)間為 即t甲= 乙

29、往復(fù)的時(shí)間為t乙= 比較兩者大小可知t甲>t乙，所以C對(duì)。,5.(2011·上海高考)如圖,人沿平直的河岸以速度v行走,且通過不可伸長的繩拖船,船沿繩的方向行進(jìn),此過程中繩始終與水面平行。當(dāng)繩與河岸的夾角為α?xí)r,船的速度大小為(　　),【解析】選C。把人的速度v沿著繩子方向和垂直于繩子的方向分解。如圖所示。其中v1=vcosα,所以船的速度等于vcosα,選項(xiàng)C正確。,6.(2010