物理第4章 曲线运动 万有引力与航天 第1节 曲线运动、运动的合成与分解 新人教版.ppt

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1、20172017高三一轮总高三一轮总复习复习物物 理理必修二必修二第四章曲线运动第四章曲线运动 万有引力与航天万有引力与航天考纲要求近三年命题分析备考策略201320142015运动的合成与分解四川卷：第4题6分安徽卷：第14题6分四川卷：第8题6分运动的合成与分解问题主要考查互成角度的两个直线运动的合成抛体运动问题的常见题型是关于运动规律的考查，基本的方法是运动的合成与分解圆周运动主要分为水平面内的匀速圆周运动和竖直平面内的变速圆周运动两类抛体运动安徽卷：第18题6分上海卷：第19题4分江苏卷：第7题4分江苏卷：第6题4分上海卷：第24题4分浙江卷：第23题16分浙江卷：第17题6分新课标卷

2、：第18题6分山东卷：第14题6分匀速圆周运动的角速度、线速度、向心加速度江苏卷：第2题3分重庆卷：第8题16分天津卷：第9题6分新课标卷：第17题6分匀速圆周运动的向心力上海卷：第6题2分海南卷：第8题5分新课标卷：第21题6分安徽卷：第19题6分新课标卷：第20题6分浙江卷：第19题6分离心现象没有单独命题万有引力定律及其应用新课标卷：第19题6分新课标卷：第20题6分浙江卷：第18题6分新课标卷：第19题6分新课标卷：第18题6分浙江卷：第16题6分新课标卷：第21题6分北京卷：第16题6分江苏卷：第3题3分天津卷：第4题6分天津卷：第8题6分万有引力定律及其应用的考查，主要是根据已知条

3、件求解中心天体的质量和密度，牢记万有引力提供向心力，即可准确求解天体参数对比知识是高考的重点考查对象，比如已知地球第一宇宙速度，根据相关信息求解月球第一宇宙速度人造卫星问题仍是高考的热点，卫星变轨问题，双星、三星模型同样不能轻视，本质上仍然是万有引力提供向心力知识的考查.环绕速度新课标卷：第20题6分天津卷：第9题6分江苏卷：第2题6分北京卷：第23题18分天津卷：第3题6分新课标卷：第16题6分第二宇宙速度和第三宇宙速度没有单独命题经典时空观和相对论时空观没有单独命题第一节曲线运动运动的合成与分解第一节曲线运动运动的合成与分解栏目导航1 12 23 35 5基础知识整基础知识整合合热门考点研

4、析热门考点研析方法技巧归纳方法技巧归纳考题随堂演练考题随堂演练4 4物理模型构建物理模型构建基础知识整合探究合外力和物体运动轨迹弯曲的关系(即合外力和速度方向变化趋势的关系)(1)根据如图所示物体沿ABC弧线轨迹做曲线运动，物体受到的合外力方向向外侧呢？还是向里侧？请在上图画出合外力的方向示意图；(2)根据(1)画出物体沿BCD曲线运动时，合外力的大致方向，并标出B、C两点速度的方向；(3)试着总结一下合外力与物体轨迹弯曲的关系【思路引导】1.物体做曲线运动的条件是什么？2轨迹的切线方向与某点的速度方向的关系？3合外力的方向与轨迹的弯曲方向具有什么关系？【解析】本题属于曲线运动中受力与轨迹弯曲

5、关系的考查，明确曲线运动中的“三个方向”，一是轨迹弯曲方向，二是轨迹的切线方向，三是合外力的方向(1)物体沿ABC弧线轨迹做曲线运动，物体受到的合外力指向轨迹的内侧，如图所示：(2)物体做曲线运动，轨迹的切线方向即是速度方向，如图所示：(3)曲线运动中，轨迹向合外力一侧弯曲，即合力指向轨迹曲线的内侧 曲线运动1曲线运动的特点在曲线运动中，运动质点通过曲线上某一点的_方向就是在该点的_方向质点在曲线运动中速度的方向时刻在变化曲线运动一定是_运动，_运动不一定是曲线运动知识点知识点1 切线切线瞬时速度瞬时速度变速变速变速变速2做曲线运动的条件运动学分析曲线运动中，物体运动的_方向与速度方向不在一条

6、直线上动力学分析物体做曲线运动，所受的_方向与物体运动的速度方向不在一条直线上3曲线运动的分类(1)匀变速曲线运动物体所受的合外力方向与初速度方向不在一条直线上，且合外力_(2)非匀变速曲线运动物体所受的合外力方向与初速度方向不在一条直线上，且合外力是_加速度加速度合外力合外力恒定不变恒定不变变力变力 运动的合成与分解1分运动和合运动一个物体同时参与几个运动，参与的这几个运动都是分运动，物体的_是合运动2运动的合成与分解已知物体的分运动求合运动叫做运动的合成已知物体的合运动求分运动叫做运动的分解3遵循的规律位移、速度、加速度均是矢量，矢量的合成与分解遵循_知识点知识点2实际运动实际运动平行四边

7、形定则平行四边形定则特别提醒(1)必须明确曲线运动的实际运动效果，正确的把合运动向两个方向分解，这是处理曲线运动问题的出发点.(2)运动的合成与分解过程中，注意分运动与合运动之间的联系，比如：合运动与分运动之间具有等时性，这是解决曲线运动问题的突破口.热门考点研析1.运动性质的判断(1)曲线运动和直线运动的判断合力方向与速度方向始终共线直线运动合力方向与速度方向存在一定的夹角曲线运动(2)匀变速运动和非匀变速运动的判断合力恒定匀变速运动合力不恒定非匀变速运动合运动的性质与轨迹合运动的性质与轨迹考考 点点 1(3)加速运动和减速运动的判断当合力方向与速度方向的夹角为钝角(包括夹角为180)时，物

8、体的速率逐渐减小，如图1所示当合力方向与速度方向的夹角为锐角(包括夹角为0)时，物体的速率逐渐增大，如图2所示当合力方向与速度方向的夹角为直角时，物体的速率保持不变，如图3所示2运动轨迹和合力的关系物体做曲线运动，速度方向与轨迹相切，合力一定指向轨迹的内侧，即轨迹一定夹在合力方向与速度方向之间 (2015年安徽高考)如图所示是粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动图中所标出的粒子在各点处的加速度方向正确的是()AM点BN点CP点DQ点例例 1【思路引导】1.粒子与重金属原子核之间存在哪种作用力？2曲线运动中受力方向与

9、轨迹弯曲方向具有何种关系？【解析】粒子与重金属原子核之间存在相互作用的库仑斥力，根据物体做曲线运动的规律可知，粒子受到的库仑斥力指向轨迹弯曲的内侧，故M、N、P、Q四点中，只有P点标出的方向是正确的，C选项正确【答案】C【总结提升】1判断物体是做曲线运动还是做直线运动，关键要看a和v的方向，两者方向在同一直线上则做直线运动，有夹角则做曲线运动2分析曲线轨迹时应注意三点：凹向、弯曲程度与轨迹位置3曲线上某点处合外力的方向在曲线上该点的切线的哪一侧，曲线就向哪一侧弯曲；曲线上某点的加速度越大、速度越小，则曲线轨迹弯曲越厉害；曲线轨迹必定夹在a、v方向之间 一质点在xOy平面内运动的轨迹如图所示，下

10、列判断正确的是()A质点沿x方向可能做匀速运动B质点沿x方向可能做加速运动针对训练针对训练1C若质点沿y方向始终匀速运动，则x方向可能先加速后减速D若质点沿y方向始终匀速运动，则x方向可能先减速后反向加速解析：物体做曲线运动，合外力大致指向轨迹弯曲的一侧，则加速度大致指向轨迹弯曲的一侧，由图可知，加速度方向指向弧内，不能沿y轴方向，所以x轴方向不能匀速，故A选项错误；物体在x方向先沿正方向运动，后沿负方向运动，最终在x轴方向上的位移为零，所以x方向不能一直加速运动，也不能先加速后减速，只能x方向可能先减速后反向加速，故B、C选项错误，D选项正确答案：D1.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与

11、分解是指描述运动的物理量位移、速度、加速度的合成与分解他们均属于矢量，遵循平行四边形定则(1)两分运动在同一直线上时，同向相加，反向相减(2)两分运动不在一直线上时，按照平行四边形定则进行合成，如图所示：(3)两分运动垂直或正交分解后的合成：运动的合成与分解运动的合成与分解考考 点点 22两个直线运动的合运动性质的判断(1)判断方法根据合加速度方向与合初速度方向判断合运动是直线运动还是曲线运动(2)两个直线运动合运动的分类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

12、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 如图所示，在光滑水平面内建立直角坐标系xOy，一质点在该平面内O点受大小为F的力作用从静止开始做匀加速直线运动，经过t时间质点运动到A点，A、O两点距离为l，在A点作用力突然变为沿y轴正方向，大小仍为F，再经t时间质点运动到B点，在B点作用力又变为大小等于4F、方向始终与速度方向垂直且在该平面内的变力，再经一段时间后质点运动到C点，此时速度方向沿x轴负方向(F未知)求：(1)质点到达B点的速度大小及方向；(2)C点到x轴的距离例例 2【思路引导】1.根据题意，分析质点参与了哪些运动，画出轨迹图2质点在BC段

13、做何种运动？根据几何关系求解C点距x轴的距离(2)画出质点运动的轨迹图如下：【总结提升】合运动与分运动的关系1等时性合运动和分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时停止2独立性一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他运动的影响3等效性各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有相同的效果 (2015年广东高考)如图所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板为参照物()A帆船朝正东方向航行，速度大小为vB帆船朝正西方向航行，速度大小为v针对训练针对训练2答案：D方法技巧归纳利用“关联速度”解决运动合成与分解问题高考试题中经常出现两个物体借助绳、杆

14、相连接的问题，绳、杆两端的速度通常是不一样的，但是具有一定的关系，即沿绳、杆方向上的速度大小相等1分析方法(1)根据运动的实际效果来分解绳或杆末端的速度(2)投影定理不可伸长的绳或杆，各点速度不同，但各点速度沿绳或杆方向的投影速度相同2具体实例甲图中：vv物cos；乙图中：vAcosvBcos；丙图中：v物cosv物cos；丁图中：vAcosvB.如图所示，开始时A、B间的细绳呈水平状态，现由计算机控制物体A的运动，使其恰好以速度v沿竖直杆匀速下滑，经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动，则下列v t图象中，最接近物体B的运动情况的是()例例 3【思路引导】1.物体A和B的运动具有何种关系？

15、2如何用速度时间图象表示物体B的运动情况？【解析】分析物体A的运动情况，如图所示：根据投影定理可知，物体A、B沿绳子方向的速度大小相等，即vBv1vsin，当t0时刻0，此时物体B速度vB0，C选项错误；根据数学函数关系可知，正弦函数图象为A图所示，A选项符合题意【答案】A 如图所示为某联动控制装置，其工作的原理是通过半圆柱体的左右运动来控制杆AB的上下运动，现已知光滑半圆柱体(O为圆心)只能在水平面上左右以速度v匀速运动，AB杆如图只能在竖直方向上运动，某一时刻杆与半圆柱的相对位置如图，且发现此时AB杆上升的速度恰好也为v，则下列说法中正确的是()针对训练针对训练3A杆的端点A相对圆柱中心O

16、做的是直线运动B图示位置半圆柱正向左运动C图示位置杆向上做的是加速运动解析：竖直杆的实际运动为合运动，杆与半圆柱体接触点的运动以及半圆柱的运动为分运动，如图所示：答案：D物理模型构建小船过河模型小船过河问题是运动的合成与分解的典型模型，在近几年高考试卷中经常出现求解最短时间或最短航程的问题小船的实际运动可以看作是随水漂流的运动(水流的速度)和船在静水中的运动的合运动1最短过河时间船头正对河对岸时，过河时间最短，如图所示：2最短过河位移(1)当v船v水时，过河的最短位移是河宽d，如图所示：(2)当v船v水时，过河的最短位移如图所示：3分析小船过河问题的思路实际考题不一定涉及上述几个知识点，无论试

17、题如何变化，关于运动合成与分解问题，我们只要利用正交分解或平行四边形定则(三角形定则)分析即可求解 如图所示，一艘轮船正在以v4 m/s的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河，河中各处水流速度都相同，其大小为v13 m/s.行驶中，轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同某时刻发动机突然熄火，轮船牵引力随之消失，轮船相对于水的速度逐渐减小，但船头方向始终未发生变化求：(1)发动机未熄火时，轮船相对于静水行驶的速度v2大小；(2)发动机熄火后，轮船相对于河岸速度的最小值例例 4【思路引导】1.轮船实际行驶的速度与水流速度、轮船相对于静水的速度具有何种关系？2轮船相对于水的速度方向不变，何时相对于河岸的速度

18、最小？【解析】(1)轮船的实际运动是合运动，参与了两个方面的运动，一是轮船相对于静水行驶的速度v2，二是水流的速度v1，如图所示：(2)熄火后在阻力作用下，v2逐渐减小，但其方向不变，当v2减小到与合运动v的方向垂直时，轮船的合速度最小，根据几何关系得，vminv1cos2.4 m/s.【答案】(1)5 m/s(2)2.4 m/s 如图所示，甲、乙两运动员从水速恒定的河两岸A、B处同时下水游泳，A在B的下游位置，甲游得比乙快，为了在河中尽快相遇，两人游泳的方向应为()A甲、乙都沿AB连线方向B甲、乙都沿AB连线偏向下游方向C甲、乙都沿AB连线偏向上游方向D甲沿A、B连线偏向上游方向，乙沿AB连

19、线偏向下游方向针对训练针对训练4解析：甲、乙两运动员进入河中，都相对于河水运动，不需要考虑水速游泳速度快慢没有影响，方向应该是AB连线故A选项正确答案：A考题随堂演练1(2016届洛阳市高三期中)下列说法正确的是()A汽车驶过拱形桥顶端时，汽车处于超重状态B做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的C一铁块放在桌面上，铁块受向上的弹力，是由于铁块发生了形变D一个灯泡用轻绳悬挂在天花板上，灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力解析：汽车驶过拱形桥顶端时，桥对汽车的支持力和重力提供向心力，加速度向下，汽车处于失重状态，A选项错误；做曲线运动的物体，其速度方向一定是变化的，B选项错误；

20、弹力是施力物体的形变产生的，一铁块放在桌面上，铁块受向上的弹力，是由于桌面发生了形变，C选项错误；一个灯泡用轻绳悬挂在天花板上，灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力，D选项正确答案：D2(多选)(2016届泗县一中月考)2009年11月15日中国人民解放军空军成立60周年时，八一跳伞队在北京沙河机场举行了“仙女下凡”等表演八一跳伞队员在训练中，降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则对降落伞的描述，正确的是()A下落的加速度越大B下落的时间越短C落地点离开始下落点的水平距离越远D落地时速度越大解析：降落伞参加了竖直方向的分运动和水平方向的分运动，水平方向的分运

21、动对竖直方向的分运动无影响降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，下落的加速度不变，为重力加速度g，下落时间不变，A、B选项错误；落地点离开始下落点的水平距离xvt，随风速的变大而变远，C选项正确；落地速度是水平和竖直速度的矢量和，故落地速度变大，D选项正确.答案：CD3(多选)(2016届大理市期末)如图所示，A、B是M、N河岸上正对的两点，水流速度v1及小船在静水中的速度v2(v2v1)均保持不变关于小船自A点渡河过程，下列说法中正确的是()A小船渡河的轨迹为直线B船头指向始终与河岸垂直时，渡河时间最短C若水流速度变大，则小船渡河路程和时间一定都变长D若要求小船沿直线AB到达对岸，则船头应适当偏向下游一侧答案：AB4(2016届衡阳市八中月考)经过无数人的协作和努力，我国“嫦娥一号”探月卫星在2007年10月24日18时05分发射升空如图所示，“嫦娥一号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小在此过程中探月卫星所受合力方向可能是下列图中的()解析：“嫦娥一号”探月卫星做的运动为曲线运动，速度方向和大小时刻变化，故在半径方向上分力不为零，有力提供向心力，卫星同时减速，所以沿切线方向有与速度相反的分力，在运动过程中探月卫星所受合力方向与速度方向的夹角要大于90，C选项正确答案：C(1)开始时船的速度；(2)5 s末船的速度课时强化作业十四