2014高考物理一轮4.1曲线运动、运动的合成与分解课件.ppt

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1、第四章曲线运动万有引力与航天第四章曲线运动万有引力与航天 考点考点要求要求说说明明运运动动的合成与分解的合成与分解抛体运抛体运动动斜抛运斜抛运动动只只作定性要求作定性要求匀速匀速圆圆周运周运动动、角速度、角速度、线线速速度、向心加速度度、向心加速度匀速匀速圆圆周运周运动动的向心力的向心力离心离心现现象象万有引力定律及其万有引力定律及其应应用用环绕环绕速度速度第二宇宙速度和第三宇宙速度第二宇宙速度和第三宇宙速度经经典典时时空空观观和相和相对论时对论时空空观观(1)与与旧旧考考纲纲相相比比，新新考考纲纲增增加加了了“经经典典时时空空观观和和相相对对论论时时空空观观”，属属级级要要求求；新新考考纲纲

2、取取消消了了“不不要要求求会会推推导导向向心心加加速速度度的的公公式式a ”的的说说明明；对对环环绕绕速速度度的的要要求求，已已由由过过去的去的级级要求上升要求上升为为级级要求要求(2)由由于于抛抛体体运运动动、匀匀速速圆圆周周运运动动、万万有有引引力力定定律律及及其其应应用用等等内内容容是是级级要要求求，因因此此，类类平平抛抛问问题题、转转盘盘问问题题、竖竖直直平平面面内内的的圆圆周周运运动动(限限于于最最高高点点和和最最低低点点)问问题题、行行星星(或或卫卫星星)运运动问题动问题均属于考均属于考纲纲要求范要求范围围从从考考纲纲中中可可以以看看出出，本本章章绝绝大大多多数数知知识识点点是是级

3、级要要求求在在高高考考试试题题中中，这这些些知知识识点点既既会会独独立立出出现现，也也会会与与其其他他知知识识点点综综合出合出现现，更多的是与其他知，更多的是与其他知识识点点综综合出合出现现以以最最近近几几年年全全国国高高考考理理综综物物理理试试题题为为例例，与与本本章章相相关关的的试题试题具有如下特点：具有如下特点：1它它可可以以与与其其他他章章节节知知识识相相结结合合来来进进行行考考查查，特特别别是是与与牛牛顿顿第第二二定定律律、能能量量转转化化和和守守恒恒、电电场场和和磁磁场场相相结结合合来考来考查查，也可以是，也可以是单单独命独命题进题进行考行考查查2它它可可以以以以选选择择题题的的形

4、形式式出出现现，也也可可以以是是实实验验题题和和计计算算题题0412年年的的全全国国理理综综物物理理试试卷卷中中，每每年年都都有有以以曲曲线线运运动动、万万有有引引力力为为主主要要考考查查对对象象的的选选择择题题出出现现，基基本本上上属属于于中中、低低等等难难度度至至于于与与类类平平抛抛运运动动和和匀匀速速圆圆周周运运动动有有关关的的带带电电粒粒子子在在电电场场和和磁磁场场中中运运动动的的问问题题，则则几几乎乎在在每每年年的的高高考中必有一道考中必有一道难难度度较较大的大的计计算算题题出出现现(06年除外年除外)从从最最近近几几年年的的全全国国高高考考理理综综物物理理试试题题来来看看，涉涉及及

5、到到本本章章的主要内容有：的主要内容有：运运动动的合成的合成平抛运平抛运动规动规律及其律及其应应用用万有引力定律及其万有引力定律及其应应用用匀匀速速圆圆周周运运动动与与万万有有引引力力定定律律相相结结合合得得出出的的规规律律及及其其应应用用这这部部分分内内容容2011年年高高考考命命题题不不少少，如如：2011全全国国卷卷第第19题题，2011全全国国理理综综新新课课标标19题题，2011天天津津第第8题题，2011浙浙江江第第19题题，2011广广东东第第20题题，2011山山东东第第17题题，2011江江苏苏第第7题题，2011北北京京第第15题题，2011重重庆庆第第21题题，2011海

6、海南南第第12题题，2011安安徽徽第第22题题，2012年年全全国国新新课课标标卷卷第第15题题、第第21题题，浙浙江江卷卷第第15题题、第第18题题，四四川川卷卷第第15题题、第第22题题，福福建建卷卷第第15题题、第第20题题，全全国国大大纲纲卷卷第第25题题、第第26题题，北北京京卷卷第第22题题，安安徽徽卷卷第第14题题等等等等，几几乎乎成成了了必必考考题题，很很明明显显是是高高考考中中的的热热点点在在2014年的高考中，本章将会涉及到的重点内容是：年的高考中，本章将会涉及到的重点内容是：运运动动的合成与分解原理的的合成与分解原理的应应用；曲用；曲线线运运动动的速度方向的速度方向与合

7、力与合力(加速度加速度)方向的关系；方向的关系；圆圆周运周运动动的的线线速度与角速速度与角速度的关系、周期与角速度的关系；向心力、向心加速度的关系、周期与角速度的关系；向心力、向心加速度的理解及度的理解及计计算；万有引力定律在天体算；万有引力定律在天体(包括人造天体包括人造天体)运运动动中的中的应应用用第第1 1节曲线运动运动的合成与分解节曲线运动运动的合成与分解 1 1曲曲线线运运动动的特点的特点(1)(1)速速度度的的方方向向：运运动动质质点点在在某某一一点点的的瞬瞬时时速速度度的的方方向向就就是通是通过过曲曲线线的的这这一点的一点的 方向方向(2)(2)质质点点在在曲曲线线运运动动中中速

8、速度度的的方方向向时时刻刻改改变变，所所以以曲曲线线运运动动一定是一定是 运运动动2 2物体做曲物体做曲线线运运动动的条件的条件(1)(1)从运从运动动学角度学角度说说，物体的加速度方向跟速度方向不在，物体的加速度方向跟速度方向不在 上上切切线线变变速速同一条直同一条直线线一、曲线运动一、曲线运动(2)从从动动力力学学角角度度来来说说，物物体体所所受受合合外外力力的的方方向向跟跟物物体体的的速度方向不在速度方向不在 上上.3曲曲线线运运动动的的轨轨迹迹：做做曲曲线线运运动动的的物物体体，其其轨轨迹迹向向合合外力所指的方向弯曲外力所指的方向弯曲二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解1基本概念基

9、本概念(1)运运动动的合成：已知的合成：已知 求合运求合运动动(2)运运动动的分解：已知的分解：已知 求分运求分运动动同一条直同一条直线线分运分运动动合运合运动动2分分解解原原则则：根根据据运运动动的的 分分解解，也也可可采采用用 3遵循的遵循的规规律律位位移移、速速度度、加加速速度度都都是是矢矢量量，故故它它们们的的合合成成与与分分解解都遵循都遵循 4合运合运动动与分运与分运动动的关系的关系(1)等等时时性性：合合运运动动和和分分运运动动经经历历的的 ，即即同同时时开始，同开始，同时进时进行，同行，同时时停止停止(2)独独 立立 性性：一一 个个 物物 体体 同同 时时 参参 与与 几几 个

10、个 分分 运运 动动，各各 分分 运运 动动 ，不受其它分运，不受其它分运动动的影响的影响(3)等等效效性性：各各分分运运动动的的规规律律叠叠加加起起来来与与合合运运动动的的规规律律有有 的效果的效果实际实际效果效果正交分解法正交分解法平行四平行四边边形定形定则则时间时间相等相等独立独立进进行行完全相同完全相同特特别别提醒：合运提醒：合运动动一定是物体参与的一定是物体参与的实际实际运运动动5.两个直两个直线线运运动动的合运的合运动动性性质质的判断的判断(1)两个匀速直两个匀速直线线运运动动的合运的合运动动仍然是匀速直仍然是匀速直线线运运动动(2)一一个个匀匀速速直直线线运运动动与与一一个个匀匀

11、变变速速直直线线运运动动的的合合运运动动仍仍然然是是匀匀变变速速运运动动，当当二二者者共共线线时时为为匀匀变变速速直直线线运运动动，不共不共线时为线时为匀匀变变速曲速曲线线运运动动(3)两两个个初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动的的合合运运动动仍仍然然是是初速度初速度为为零的匀加速直零的匀加速直线线运运动动(4)两两个个匀匀变变速速直直线线运运动动的的合合运运动动仍仍然然是是匀匀变变速速运运动动；若若合合初初速速度度与与合合加加速速度度在在同同一一直直线线上上，则则合合运运动动为为匀匀变变速速直直线线运运动动，如如图图(甲甲)所所示示，不不共共线线时时为为匀匀变变速速曲曲线线

12、运运动动如如图图(乙乙)所示所示例例1 1 如如图图所所示示，“神神舟舟九九号号”的的返返回回舱舱进进入入大大气气层层沿沿曲曲线线从从M M点点运运动动到到N N点点的的过过程程中中，速速度度逐逐渐渐减减小小，在在此此过过程程中中“神舟九号神舟九号”的返回的返回舱舱所受合力的方向可能是所受合力的方向可能是()【思路点拨】【思路点拨】曲线运动轨迹的弯曲方向由物体所受的合曲线运动轨迹的弯曲方向由物体所受的合外力方向决定外力方向决定题型一：对曲线运动特点的考查题型一：对曲线运动特点的考查【解解析析】物物体体做做曲曲线线运运动动时时，所所受受合合力力的的方方向向一一定定指指向向运运动动轨轨迹迹曲曲线线

13、的的内内侧侧，故故选选项项A、D错错误误；由由于于物物体体速速度度逐逐渐渐减减小小，所所以以合合力力方方向向与与速速度度方方向向的的夹夹角角大大于于90，故选项，故选项C正确，正确，B错误错误【答案】【答案】C【方方法法与与知知识识感感悟悟】解解决决该该类类问问题题关关键键是是弄弄清清曲曲线线运运动的合力、轨迹、速度之间的关系动的合力、轨迹、速度之间的关系1轨轨迹迹特特点点：轨轨迹迹在在速速度度方方向向和和合合力力方方向向之之间间，且且向合力方向一侧弯曲向合力方向一侧弯曲2合合力力的的效效果果：合合力力沿沿切切线线方方向向的的分分力力改改变变速速度度的的大大小小，沿沿径径向向的的分分力力改改变

14、变速速度度的的方方向向，有有如如图图所所示示的的两种情况两种情况例例2 2 一一条条宽宽为为L L的的河河，水水流流速速度度为为v v1 1，船船在在静静水水中中的的速度速度为为v v2 2，那么，那么(1)(1)怎怎样样渡河渡河时间时间最短？最短最短？最短时间时间是多少？是多少？(2)(2)若若v v1 1 v v2 2，怎怎样样渡渡河河船船漂漂下下的的距距离离最最短短？最最短短距距离离为为多大？多大？【思思路路点点拨拨】渡渡河河时时间间取取决决于于垂垂直直河河岸岸方方向向的的速速度度，渡河位移取决于实际运动渡河位移取决于实际运动(合运动合运动)方向方向题型二：小船渡河问题题型二：小船渡河问

15、题题型三：绳题型三：绳(杆杆)连接物运动问题连接物运动问题例例3 如如图图所示，物所示，物块块A通通过过光滑的光滑的定滑定滑轮轮用用细绳细绳与与圆环圆环B相相连连，A位位于光滑的水平桌面上，于光滑的水平桌面上，B套在光滑套在光滑的的竖竖直杆上当直杆上当细绳细绳与水平方向的与水平方向的夹夹角角为为时时，A的的速度速度为为v，此，此时时B的速度的速度为为_【方方法法与与知知识识感感悟悟】正正确确地地解解决决绳绳(杆杆)连连接接物物速速度度问问题必须抓住以下三个关键题必须抓住以下三个关键(1)确确定定合合速速度度，它它应应是是与与绳绳(杆杆)端端点点相相连连接接的的物物体体的的实际速度实际速度(2)

16、确确定定分分速速度度的的方方向向，一一个个分分速速度度是是沿沿绳绳(杆杆)的的方方向向，另一个分速度是垂直于绳另一个分速度是垂直于绳(杆杆)的方向的方向(3)绳绳子子(杆杆)的的长长度度不不变变，故故连连结结在在绳绳的的两两端端点点的的物物体体沿绳沿绳(杆杆)方向的分速度大小相等方向的分速度大小相等*1.在如在如图图所示的平面直所示的平面直角坐角坐标标系系Oxy中，一中，一质质点从点从O点出点出发发开始运开始运动动，将将运运动动分分解解为为x方方向向和和y方方向向的的直直线线运运动动，在在同同一一坐坐标标系系中中作作出出这这两两个个分分运运动动的的速速度度图图线线分分别别为为直直线线a和和直直

17、线线b，图图中中a与与t轴轴平平行行，b过过原原点点下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A质质点做匀加速直点做匀加速直线线运运动动B质质点做匀加速曲点做匀加速曲线线运运动动Ct1时时刻的速度方向与初速度方向刻的速度方向与初速度方向夹夹角角为为30D2t1时时刻的刻的动动能是初能是初动动能的能的5倍倍BD【解析】【解析】由速度图象可知，质点做类平抛运动；由速度图象可知，质点做类平抛运动；t1时时刻的速度方向与初速度方向夹角为刻的速度方向与初速度方向夹角为45；2t1时刻的速时刻的速度为度为v，所以，所以2t1时刻的动能是初动能的时刻的动能是初动能的5倍倍*2河河水水的的流流速速随随离离河河岸

18、岸的的距距离离的的变变化化关关系系如如图图甲甲所所示示，船船在在静静水水中中的的速速度度与与时时间间的的关关系系如如图图乙乙所所示示，若要使船以最短若要使船以最短时间时间渡河，渡河，则则()A船渡河的最短船渡河的最短时间时间是是60 sB船在行船在行驶过驶过程中，船程中，船头头始始终终与河岸垂直与河岸垂直C船在河水中航行的船在河水中航行的轨轨迹是一条直迹是一条直线线D船在河水中的最大速度是船在河水中的最大速度是5 m/sBD3如如图图所示，当放在所示，当放在墙墙角的均匀角的均匀直杆直杆A端靠在端靠在竖竖直直墙墙上，上，B端放端放在水平地面上，当滑到在水平地面上，当滑到图图示位置示位置时时，B点

19、点速速度度为为v，则则A点点速速度度是是 .(为为已已知量知量)vcot【解析】【解析】A点速度沿墙竖直向下点速度沿墙竖直向下vA，根据杆的两端沿杆方，根据杆的两端沿杆方向的的方向速度相等：向的的方向速度相等：vAcos(90)vcos，vAvcot.1 1一一质质点点在在某某段段时时间间内内做做曲曲线线运运动动，则则在在这这段段时时间间内内()A A速度一定不断改速度一定不断改变变，加速度也一定不断改，加速度也一定不断改变变B B速度一定不断改速度一定不断改变变，加速度可以不，加速度可以不变变C C速度可以不速度可以不变变，加速度一定不断改，加速度一定不断改变变D D速度可以不速度可以不变变

20、，加速度也可以不，加速度也可以不变变【解解析析】做做曲曲线线运运动动的的物物体体速速度度方方向向不不断断改改变变，加加速速度度一一定定不不为为零零，但但加加速速度度可可能能改改变变也也可可能能不不变变，所所以以做做曲曲线运动的物体可以是匀变速运动也可以是变加速运动线运动的物体可以是匀变速运动也可以是变加速运动B【巩固基础】【巩固基础】2如如图图所示，在所示，在灭灭火火抢险抢险的的过过程中，消防程中，消防队员队员有有时时要借要借助消防助消防车车上的梯子爬到高上的梯子爬到高处处进进行行救救人人或或灭灭火火作作业业。为为了了节节省省救救援援时时间间，人人沿沿梯梯子子匀匀加加速速向向上上运运动动的的同

21、同时时消消防防车车匀匀速速后后退退，则则关关于于消防消防队员队员的运的运动动，下列，下列说说法中正确的是法中正确的是()A消防消防队员队员做匀加速直做匀加速直线线运运动动B消防消防队员队员做匀做匀变变速曲速曲线线运运动动C消防消防队员队员做做变变加速曲加速曲线线运运动动D消防消防队员队员水平方向的速度保持不水平方向的速度保持不变变B*3.一一物物体体在在水水平平面面上上运运动动，其其运运动动规规律律为为：x1.5t26t，y2t29t，xOy为为直直角角坐坐标标系系，则则下下列列说说法法正确的是正确的是()A物体在物体在x方向上的分运方向上的分运动动是匀加速直是匀加速直线线运运动动B物体在物体

22、在y方向上的分运方向上的分运动动是匀减速直是匀减速直线线运运动动C物体运物体运动动的的轨轨迹是一条曲迹是一条曲线线D物体运物体运动动的的轨轨迹是直迹是直线线ACC【解析】【解析】人沿河岸水平向右的速度人沿河岸水平向右的速度(也也就是绳子末端的运动速度就是绳子末端的运动速度)为合速度，为合速度，按其运动效果可分解为垂直绳方向的分速度按其运动效果可分解为垂直绳方向的分速度v1和沿绳方和沿绳方向的分速度向的分速度v2如图所示，其中如图所示，其中v2就是拉动绳子的速度，就是拉动绳子的速度，它等于船行进的速度它等于船行进的速度v船船由图得由图得v船船v2vcos.故选故选C正确正确5 5如如图图所所示示

23、，在在不不计计滑滑轮轮摩摩擦擦和和绳绳子子质质量量的的条条件件下下，当当小小车车匀速向右运匀速向右运动时动时，物体，物体A A的受力情况是的受力情况是()()A A绳绳的拉力大于的拉力大于A A的重力的重力B B绳绳的拉力等于的拉力等于A A的重力的重力C C绳绳的拉力小于的拉力小于A A的重力的重力D D拉力先大于重力，后小于重力拉力先大于重力，后小于重力A【提升能力】【提升能力】【解析】【解析】车水平向右的速度车水平向右的速度(也就是绳子也就是绳子末端的运动速度末端的运动速度)为合速度，它的两个为合速度，它的两个分速度分速度v1、v2如图所示，如图所示，其其中中v2就就是是拉拉动动绳绳子子

24、的的速速度度，它它等等于于A上上升升的的速速度度由由图图得得v1vsin，v2vcos，小小车车匀匀速速向向右右运运动动过过程程中中，逐逐渐渐变变小小，可可知知v2逐逐渐渐变变大大，故故A做做加加速速运运动动，由由A的的受受力力及及牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知绳绳的的拉拉力力大大于于A的的重重力力.故故选选A正确正确BC【解析】【解析】细线上的质点参与两个分细线上的质点参与两个分运动，沿斜面以运动，沿斜面以v匀速运动，竖直匀速运动，竖直向上以向上以v匀速运动，橡皮的运动与匀速运动，橡皮的运动与线上的质点的运动相同，作出矢线上的质点的运动相同，作出矢量图如右：由几何知识可知，量图如右：由几何

25、知识可知，B、C均对均对7.如如图图所示，甲、乙两同学从所示，甲、乙两同学从河中河中O点出点出发发，分，分别别沿直沿直线线游游到到A点和点和B点后，立即沿原路点后，立即沿原路线线返返回回到到O点点，OA、OB分分别别与与水水流流方方向向平平行行和和垂垂直直，且且OAOB.若若水水流流速速度度不不变变，两两人人在在静静水水中中游游速速相相等等，则则他他们们所用所用时间时间t甲甲、t乙乙的大小关系的大小关系为为()At甲甲t乙乙 Bt甲甲t乙乙Ct甲甲t乙乙 D无法确定无法确定C*8一物体在光滑的水平桌面上一物体在光滑的水平桌面上运运动动，在相互垂直的，在相互垂直的x方向和方向和y方方向上的分运向

26、上的分运动动的速度随的速度随时间变时间变化化的的规规律如律如图图所示关于物体的运所示关于物体的运动动，下列，下列说说法中正确的是法中正确的是()A物体做匀物体做匀变变速曲速曲线线运运动动B物体做物体做变变加速直加速直线线运运动动C物体运物体运动动的初速度大小是的初速度大小是5 m/sD物体运物体运动动的加速度大小是的加速度大小是5 m/s2AC9如如图图所示，船从所示，船从A处处开出开出后沿直后沿直线线AB到达到达对对岸，若岸，若AB与与河河岸岸成成37角角，水水流流速速度度为为4 m/s，则则船船从从A点点开出的最小速度开出的最小速度为为()A.2 m/s B.2.4 m/sC3 m/s D

27、.3.5 m/sB【解析】【解析】由于船沿直线由于船沿直线AB运动，因此船的合速度运动，因此船的合速度v合合沿沿AB方方向，根据平行四边形定则可知，当向，根据平行四边形定则可知，当v船船垂直于直线垂直于直线AB时，船时，船有最小速度，由题图可知有最小速度，由题图可知v船船v水水sin372.4 m/s，选项，选项B正正确确【再上台阶】【再上台阶】10在在光光滑滑水水平平面面上上放放一一滑滑块块，其其质质量量m1 kg，从从t0时时刻刻开开始始，滑滑块块受受到到水水平平力力F的的作作用用，F的的大大小小保保持持0.1 N不不变变此力先向此力先向东东作用作用1 s，然后改，然后改为为向北作用向北作用1 s，接着又改，接着又改为为向西作用向西作用1 s，最后改，最后改为为向南作用向南作用1 s以以出出发发点点为为原原点点，向向东东为为x轴轴正正方方向向，向向北北为为y轴轴正正方方向向，建建立立直直角角坐坐标标系系求求滑滑块块运运动动4 s后后的的位位置置及及速速度度，并在并在图图中画出其运中画出其运动轨动轨迹迹