高三第一轮复习曲线运动运动合成与分解.ppt
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1、考考 情情 上上 线线高考高考地位地位高考对本章中知识点考查频率较高的是平抛高考对本章中知识点考查频率较高的是平抛运动、圆周运动及万有引力定律的应用。单独命运动、圆周运动及万有引力定律的应用。单独命题常以选择题的形式出现;与牛顿运动定律、功题常以选择题的形式出现;与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出现。现。考考 情情 上上 线线考点考点点击点击1.平抛运动规律及研究方法。平抛运动规律及研究方法。2圆周运动的角速度、线速度、向心加速度,以圆周运动的角速度、线速度、向心加速度,以 及竖直平面内的圆周运动,常综合考查牛顿第及竖直平面内
2、的圆周运动,常综合考查牛顿第 二定律、机械能守恒定律或能量守恒定律。二定律、机械能守恒定律或能量守恒定律。3万有引力定律与圆周运动相综合,结合航天技万有引力定律与圆周运动相综合,结合航天技 术、人造地球卫星等现代科技的重要领域进行术、人造地球卫星等现代科技的重要领域进行 命题。命题。考点考点1 1 曲线运动曲线运动1.1.速度方向速度方向质点在某一点的瞬时速度的方向,沿曲线上该点的质点在某一点的瞬时速度的方向,沿曲线上该点的_方向方向. . 2.2.运动性质运动性质做曲线运动的物体,速度的做曲线运动的物体,速度的_时刻改变,故曲线运动一时刻改变,故曲线运动一定是定是_运动,即必然具有加速度运动
3、,即必然具有加速度. .切线切线方向方向变速变速3.3.曲线运动的条件曲线运动的条件 (1)(1)运动学角度:物体的运动学角度:物体的_方向跟速度方向不在同一方向跟速度方向不在同一条直线上条直线上. . (2) (2)动力学角度:物体所受动力学角度:物体所受_的方向跟速度方向不在的方向跟速度方向不在同一条直线上同一条直线上加速度加速度合外力合外力4运动类型的判断运动类型的判断(1)判断物体是否做匀变速运动,要分析合外力是否为恒力。判断物体是否做匀变速运动,要分析合外力是否为恒力。(2)判断物体是否做曲线运动,要分析合外力是否与速度成判断物体是否做曲线运动,要分析合外力是否与速度成 一定夹角。一
4、定夹角。(3)匀变速曲线运动的条件:匀变速曲线运动的条件:F合合0,为恒力且与速度不同,为恒力且与速度不同 线。线。(4)非匀变速曲线运动的条件:非匀变速曲线运动的条件:F合合0,为变力且与速度不,为变力且与速度不 同线。同线。特别提醒:特别提醒:匀变速曲线运动的特例是平抛运匀变速曲线运动的特例是平抛运动,非匀变速曲线运动的特例是匀速圆周运动,非匀变速曲线运动的特例是匀速圆周运动,非匀变速直线运动的特例是弹簧振子的动,非匀变速直线运动的特例是弹簧振子的振动,掌握这些运动具有非常重要的意义振动,掌握这些运动具有非常重要的意义1.1.合力方向与轨迹的关系合力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定
5、夹在合力方向和速度方向之间,物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力方向和速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合力方向指向曲线的速度方向与轨迹相切,合力方向指向曲线的“凹凹”侧侧. . 2.2.速率变化情况判断速率变化情况判断(1)(1)当合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大;当合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大;(2)(2)当合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小;当合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小;(3)(3)当合力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变当合力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变. .质点做曲线运动,从质点做曲线运动,从A A到到B
6、B速率逐渐增加速率逐渐增加, ,如图所示如图所示, ,有四位有四位同学用示意图表示同学用示意图表示A A到到B B的轨迹及速度方向和加速度的方向的轨迹及速度方向和加速度的方向, ,其中正确的是其中正确的是( )( )D D 【解析解析】选选D.D.由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知, ,加速度加速度a a与合外力的方向相与合外力的方向相同同, ,指向曲线的凹侧指向曲线的凹侧, ,另外速度另外速度v v的方向沿曲线的切线方向的方向沿曲线的切线方向, ,故故B B、C C项错误项错误. .由于质点从由于质点从A A到到B B速率逐渐增加速率逐渐增加, ,则加速度与速度的夹角则加速度与速度的夹角应
7、小于应小于9090, ,综上可知综上可知, ,只有只有D D项正确项正确. . 曲线运动的性质、轨迹的判断曲线运动的性质、轨迹的判断【例证例证1 1】质量为质量为m m的物体的物体, ,在在F F1 1、F F2 2、F F3 3三个共点力的作用三个共点力的作用下做匀速直线运动下做匀速直线运动, ,保持保持F F1 1、F F2 2不变不变, ,仅将仅将F F3 3的方向改变的方向改变9090( (大小不变大小不变) )后后, ,物体可能做物体可能做( )( )A.A.加速度大小为加速度大小为 的匀变速直线运动的匀变速直线运动B.B.加速度大小为加速度大小为 的匀变速直线运动的匀变速直线运动C
8、.C.加速度大小为加速度大小为 的匀变速曲线运动的匀变速曲线运动D.D.匀速直线运动匀速直线运动3Fm32Fm32FmBCBC考点考点2 2 运动的合成与分解运动的合成与分解1.1.分运动和合运动:一个物体同时参与几个运动,参与的这分运动和合运动:一个物体同时参与几个运动,参与的这几个运动即几个运动即_,物体的,物体的_运动即合运动运动即合运动. .2.2.运动的合成:已知运动的合成:已知_求求_,包括位移、速度和,包括位移、速度和加速度的合成加速度的合成. .3. 3. 运动的分解:已知运动的分解:已知_求求_,解题时应按实际,解题时应按实际“效果效果”分解,或正交分解分解,或正交分解. .
9、分运动分运动分运动分运动合运动合运动合运动合运动分运动分运动实际实际1.1.合运动和分运动的关系合运动和分运动的关系(1)(1)等时性:各个分运动与合运动总是同时开始,同时结等时性:各个分运动与合运动总是同时开始,同时结束,经历时间相等束,经历时间相等( (不同时的运动不能合成不同时的运动不能合成).).(2)(2)独立性:一个物体同时参与几个分运动时,各分运动独立性:一个物体同时参与几个分运动时,各分运动独立进行,互不影响独立进行,互不影响. .(3)(3)等效性:各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效等效性:各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果果. .(4)(4)同一性:各分运动与合运
10、动是指同一物体参与的分运同一性:各分运动与合运动是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动,不能是几个不同物体发生的不同运动和实际发生的运动,不能是几个不同物体发生的不同运动动. .2.2.两个直线运动的合运动性质的判断两个直线运动的合运动性质的判断根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是直线运动还是曲线运动直线运动还是曲线运动, ,具体分以下几种情况具体分以下几种情况: :两个互成角度的分运动两个互成角度的分运动 合运动的性质合运动的性质 两个匀速直线运动两个匀速直线运动 匀速直线运动匀速直线运动 一个匀速直线运动、一个匀速直线运动、一个匀变速直线运
11、动一个匀变速直线运动 匀变速曲线运动匀变速曲线运动 两个初速度为零的两个初速度为零的匀加速直线运动匀加速直线运动 匀加速直线运动匀加速直线运动 两个初速度不为零两个初速度不为零的匀变速直线运动的匀变速直线运动 如果如果v v合合与与a a合合共线,共线,为匀变速直线运动为匀变速直线运动 如果如果v v合合与与a a合合不共线,不共线,为匀变速曲线运动为匀变速曲线运动 3.3.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解,由于它们均是矢量,故合成与分解都遵守速度的合
12、成与分解,由于它们均是矢量,故合成与分解都遵守平行四边形定则平行四边形定则. . 如图所示,红蜡块可以在竖直如图所示,红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升,速度为玻璃管内的水中匀速上升,速度为v。若在红蜡块从若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时,点开始匀速上升的同时,玻璃管从玻璃管从AB位置由静止开始水平向右位置由静止开始水平向右 做匀加速直线运动,加速度大小为做匀加速直线运动,加速度大小为a,则红蜡块实际参与了两,则红蜡块实际参与了两个方向的运动个方向的运动,即沿竖直方向做即沿竖直方向做_ 运动和沿水平方向做运动和沿水平方向做_运动,此两运动的合运动为运动,此两运动的合运动为_运动运动(填填
13、“直线直线”或或“曲线曲线”),运动轨迹为图中,运动轨迹为图中_。曲线曲线_Q做匀加速直线运动,加速度大小为做匀加速直线运动,加速度大小为a,则红蜡块实际参,则红蜡块实际参与了两个方向的运动,即沿竖直方向做与了两个方向的运动,即沿竖直方向做_运动运动和沿水平方向做和沿水平方向做_运动,此两运动的合运动为运动,此两运动的合运动为_运动运动(填填“直线直线”或或“曲线曲线”),运动轨迹为图中,运动轨迹为图中_。 “关联关联”速度问题速度问题【例证例证3 3】如图所示,一人站在岸上,利用绳和定如图所示,一人站在岸上,利用绳和定滑轮,拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为滑轮,拉船靠岸,在某一时刻绳的速度为v
14、 v,绳,绳AOAO段与水平面夹角为段与水平面夹角为,OBOB段与水平面夹角为段与水平面夹角为.不不计摩擦和轮的质量,则此时小船的速度多大?计摩擦和轮的质量,则此时小船的速度多大?【解题指南解题指南】解答本题时应把握以下两点:解答本题时应把握以下两点:(1)(1)确定合速度,它应是小船的实际速度;确定合速度,它应是小船的实际速度;(2)(2)小船的运动引起了两个小船的运动引起了两个“效果效果”,一是绳子的收缩,二是绳,一是绳子的收缩,二是绳绕滑轮的转动,根据实际效果进行运动的分解绕滑轮的转动,根据实际效果进行运动的分解. .【自主解答自主解答】小船的运动引起了绳子的收小船的运动引起了绳子的收缩
15、以及小船绕定滑轮转动的效果,所以将缩以及小船绕定滑轮转动的效果,所以将小船的运动分解到绳子收缩的方向和垂直小船的运动分解到绳子收缩的方向和垂直于绳子的方向,分解如图所示,则由图可于绳子的方向,分解如图所示,则由图可以看出以看出v vA A= =答案:答案:v/cosv/cosv.cos【变式训练变式训练】A A、B B两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上,现物体放在水平面上,现物体A A以以v v1 1的速度向右匀速运动,当绳被的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别是拉成与水平面夹角分别是、时,如图所示物体时,如图所示物体B B的的运动速度运
16、动速度v vB B为为( (绳始终有拉力绳始终有拉力)( )( ) A Av v1 1sin/sin Bsin/sin Bv v1 1cos/sincos/sin C Cv v1 1sin/cos Dsin/cos Dv v1 1cos/coscos/cosD D【解析解析】选选D.D.物体物体B B的运动速度为的运动速度为v vB B,此速度为物体此速度为物体B B合运动的速度,根据合运动的速度,根据它的实际运动效果两分运动分别为:它的实际运动效果两分运动分别为:沿绳收缩方向的分运动,设其速度为沿绳收缩方向的分运动,设其速度为v v绳绳B B;垂直绳方向的圆周运动,速度;垂直绳方向的圆周运动
17、,速度分解如图所示分解如图所示. .则有则有v vB B Bvcos绳物体物体A A的合运动对应的速度为的合运动对应的速度为v v1 1,它也产,它也产生两个分运动效果,分别是:沿绳伸长生两个分运动效果,分别是:沿绳伸长方向的分运动,设其速度为方向的分运动,设其速度为v v绳绳A A;垂直;垂直绳方向的圆周运动,它的速度分解如图绳方向的圆周运动,它的速度分解如图所示,所示,则有则有v v绳绳A A=v=v1 1cos cos 由于对应同一根绳,故由于对应同一根绳,故v v绳绳B Bv v绳绳A A 根据式解得:根据式解得:v vB Bv v1 1cos/cos.cos/cos.选项选项D D正
18、确正确 如图所示,一个长直轻杆两端分别固定一个如图所示,一个长直轻杆两端分别固定一个小球小球A和和B,两球的质量均为,两球的质量均为m,两球半径忽略不,两球半径忽略不计,杆计,杆AB的长度为的长度为l,现将杆,现将杆AB竖直靠放在竖直墙竖直靠放在竖直墙上,轻轻振动小球上,轻轻振动小球B,使小球,使小球B在水平地面上由静在水平地面上由静止向右运动,求当止向右运动,求当A球沿墙下滑距离为球沿墙下滑距离为 时时A、B两球的速度两球的速度vA和和vB的大小的大小(不计一切摩擦不计一切摩擦)【思路点拨思路点拨】解答本题时要注意两点:解答本题时要注意两点:(1)A、B两球的实际运动是它们各自的合运动;两球
19、的实际运动是它们各自的合运动;(2)A、B两球沿杆方向的分速度相等两球沿杆方向的分速度相等图图419【名师归纳名师归纳】绳、杆等长度不变的物体,在运绳、杆等长度不变的物体,在运动过程中,其两端点的速度通常不一样,但是有动过程中,其两端点的速度通常不一样,但是有联系的,称之为联系的,称之为“关联关联”速度关联速度的关系速度关联速度的关系沿杆沿杆(或绳或绳)方向的速度分量大小相等方向的速度分量大小相等质量为质量为1 kg1 kg的物体在水平面内做曲线运动,已知该物体在的物体在水平面内做曲线运动,已知该物体在互相垂直方向上的两分运动的速度互相垂直方向上的两分运动的速度时间图象分别如图所时间图象分别如
20、图所示,则下列说法正确的是示,则下列说法正确的是( )( )A A2 s2 s末质点速度大小为末质点速度大小为7 m/s7 m/sB B质点所受的合外力大小为质点所受的合外力大小为3 N3 NC C质点的初速度大小为质点的初速度大小为5 m/s5 m/sD D质点初速度的方向与合外力方向垂直质点初速度的方向与合外力方向垂直D D【解析解析】选选D.2 sD.2 s末质点在末质点在x x、y y方向的分速度分别为方向的分速度分别为v vx x3 m/s3 m/s、v vy y4 m/s4 m/s,质点的速度,质点的速度v v 5 m/s5 m/s,A A选项错误;质选项错误;质点的加速度点的加速
21、度a aa ax x m/sm/s2 21.5 m/s1.5 m/s2 2,质点受到的合外力,质点受到的合外力F Fmama1 11.5 N1.5 N1.5 N1.5 N,B B选项错误;质点的初速度大小选项错误;质点的初速度大小v v0 0 4 m/s4 m/s,C C选项错误;质点初速度方向沿选项错误;质点初速度方向沿y y方向,方向,合力方向沿合力方向沿x x方向,相互垂直,方向,相互垂直,D D选项正确选项正确22xyvv3 02220 x0yvv【总结提升总结提升】合运动的性质及其判定方法合运动的性质及其判定方法1.1.合运动的性质合运动的性质 加速度特点:变或不变加速度特点:变或不
22、变 运动轨迹特点:直线或曲线运动轨迹特点:直线或曲线2.2.合运动的性质判断合运动的性质判断 加速度加速度( (或合外力或合外力) ) 变化:非匀变速运动变化:非匀变速运动 加速度加速度( (或合外力或合外力) ) 不变:匀变速运动不变:匀变速运动 与速度方向与速度方向 共线:直线运动共线:直线运动 不共线:曲线运动不共线:曲线运动【变式训练变式训练】(2012(2012济宁模拟济宁模拟) )在一个在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系光滑水平面内建立平面直角坐标系xOyxOy,质量为质量为1 kg1 kg的物体原来静止在坐标原点的物体原来静止在坐标原点O(0,0)O(0,0),从,从t=0t=
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- 第一轮 复习 曲线运动 运动 合成 分解
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