第四章第1讲.pptx

第1讲曲线运动运动 的合成与分解 大一轮复习讲义 过好双基关 研透命题点 课时精练 内容索引 NEIRONGSUOYIN 微点讲座系列5 过好双基关 01 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 . 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. 4.合外力方向与轨迹的关系 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. 曲线运动一 切线方向 变速 合力 加速度 合外力速度 (1)做曲线运动的物体加速度方向一定变化.() (2)物体在恒力作用下不可能做曲线运动.() (3)物体在变力作用下可以保持速率不变.() 判断正误 运动的合成与分解二 1.遵循的法则 位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循 . 2.合运动与分运动的关系 (1)等时性：合运动和分运动经历的 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 ，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完全相同的 . 平行四边形定则 独立进行 效果 时间 3.运动性质的判断 加速度(或合外力) 加速度(或合外力)方向与速度方向 变化： 运动 不变： 运动 共线： 运动 不共线： 运动 匀变速 非匀变速 直线 曲线 4.两个直线运动的合运动性质的判断 标准：看合初速度方向与合加速度方向是否共线. 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 运动 两个初速度为零的匀加速直 线运动 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 运动 如果v合与a合不共线，为 运动 匀加速直线 匀变速曲线 匀变速直线 匀变速曲线 自测(2019广东深圳市4月第二次调研)2018珠海航展，我国五代战机“歼 20”再次闪亮登场.表演中，战机先水平向右，再沿曲线ab向上(如图1)，最后 沿陡斜线直入云霄.设飞行路径在同一竖直面内，飞行速率不变.则沿ab段曲线 飞行时，战机 A.所受合外力大小为零 B.所受合外力方向竖直向上 C.竖直方向的分速度逐渐增大 D.水平方向的分速度不变 图1 解析战机在同一竖直面内做曲线运动，且运动速率不变，由于速度方向是变 化的，则速度是变化的，故战机的加速度不为零，根据牛顿第二定律可知，战 机所受的合外力不为零，故A错误； 战机在同一竖直面内做匀速率曲线运动，则所受合外力与速度方向垂直，由于 速度方向时刻在变，则合外力的方向也时刻在变化，并非始终都竖直向上，故 B错误； 由以上分析可知，战机所受合外力方向始终与速度方向垂直，对合外力和速度 在竖直方向和水平方向上进行分解可知，竖直方向上做加速运动，水平方向上 做减速运动，故竖直方向分速度逐渐增大，水平方向分速度逐渐减小，故C正 确，D错误. 02 研透命题点 曲线运动的条件和特征 1.条件 物体受到的合外力方向与速度方向始终不共线. 2.特征 (1)运动学特征：做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，即曲线运动一 定为变速运动. (2)动力学特征：由于做曲线运动的物体所受合外力一定不为零且和速度方向 始终不在同一条直线上(做曲线运动的条件).合外力在垂直于速度方向上的分力 改变物体速度的方向，合外力在沿速度方向上的分力改变物体速度的大小. 基础考点自主悟透命题点一 (3)轨迹特征：曲线运动的轨迹始终夹在合外力的方向与速度的方向之间，而 且向合外力的一侧弯曲. (4)能量特征：如果物体所受的合外力始终和物体的速度垂直，则合外力对物 体不做功，物体的动能不变；若合外力不与物体的速度方向垂直，则合外力对 物体做功，物体的动能发生变化. 例1(2020江西上饶市重点中学六校第一次联考)下列关于运动和力的叙述中 ，正确的是 A.做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的 B.物体做圆周运动，所受的合力一定是向心力 C.物体所受合力恒定，该物体速率随时间一定均匀变化 D.物体运动的速率在增加，所受合力一定做正功 解析做曲线运动的物体，其加速度方向不一定是变化的，例如平抛运动，选 项A错误； 物体做匀速圆周运动时，所受的合力一定是向心力，选项B错误； 物体所受合力恒定，该物体速率随时间不一定均匀变化，例如平抛运动，选项 C错误； 根据动能定理可知，物体运动的速率在增加，所受合力一定做正功，选项D正确. 变式1(2019河南新乡市模拟)图2是质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图.已 知质点在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法中 正确的是 A.A点的速率小于B点的速率 B.A点的加速度比C点的加速度大 C.C点的速率大于B点的速率 D.从A点到C点加速度与速度的夹角先增大后减小，速率先减小后增大 图2 1.基本思路： 分析运动的合成与分解问题时，一般情况下按运动效果进行分解. 2.解题关键： 两个方向上的分运动具有等时性，这常是处理运动分解问题的关键点. 3.注意问题： 要注意分析物体在两个方向上的受力及运动规律，分别在两个方向上列式求 解. 运动的合成与分解 基础考点自主悟透命题点二 例2(2019江西宜春市第一学期期末)如图3所示是物体在相互垂直的x方向和y 方向运动的vt图象.以下判断正确的是 A.在01 s内，物体做匀速直线运动 B.在01 s内，物体做匀变速直线运动 C.在12 s内，物体做匀变速直线运动 D.在12 s内，物体做匀变速曲线运动 图3 解析在01 s内，物体水平方向为匀速直线运动，竖直方向为匀加速直线运 动，则合运动为匀变速曲线运动，故选项A、B错误； 在12 s内，物体水平方向初速度为：v0 x4 m/s，加速度为：ax4 m/s2，竖 直方向初速度为：v0y3 m/s，加速度为：ay3 m/s2，根据平行四边形定则合 成可以得到合速度为v5 m/s，合加速度为a5 m/s2，而且二者方向在同一直 线上，则根据曲线运动条件可知，合运动为匀变速直线运动，故选项C正确， D错误. 变式2(2020福建厦门市期末调研)如图4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v B.帆船朝正西方向航行，速度大小为v C.帆船朝南偏东45方向航行，速度大小为 v D.帆船朝北偏东45方向航行，速度大小为 v 图4 解析以帆板为参照物，帆船具有正东方向的速度v和 正北方向的速度v，所以帆船相对帆板的速度v相对 v ，方向为北偏东45，D正确. 1.船的实际运动：是水流的运动和船相对静水的运动的合运动. 2.三种速度：船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v. 3.两类问题、三种情景 小船渡河模型 能力考点师生共研命题点三 渡河时间最短 当船头方向垂直河岸时，渡河时间 最短，最短时间tmin 渡河位移最短 如果v船v水，当船头方向与上游 河岸夹角满足v船cos 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 4.分析思路 例3(多选)甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河，河水流速为v0，船在静 水中的速率均为v，甲、乙两船船头均与河岸成角，如图5所示，已知甲船恰 能垂直到达河正对岸的A点，乙船到达河对岸的B点，A、B之间的距离为L，则 下列判断正确的是 A.乙船先到达对岸 B.若仅是河水流速v0增大，则两船的渡河时间都不变 C.不论河水流速v0如何改变，只要适当改变角，甲船 总能到达正对岸的A点 D.若仅是河水流速v0增大，则两船到达对岸时，两船之间的距离仍然为L 图5 解析将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河 岸两个方向，由分运动和合运动具有等时性，知 甲、乙两船到达对岸的时间相等，渡河的时间t ，故A错误； 若仅是河水流速v0增大，渡河的时间t ，则两船的渡河时间都不变，故 B正确； 只有甲船速度大于水流速度时，不论河水流速v0如何改变，甲船总能到达河的 正对岸A点，故C错误； 若仅是河水流速v0增大，则两船到达对岸时间不变，根据速度的分解，船在水 平方向相对于静水的分速度仍不变，则两船之间的距离仍然为L，故D正确. 变式3 一只小船渡过两岸平行的河流，河中水流速度各处相同且恒定不变， 方向平行于河岸.小船的初速度均相同，且船头方向始终垂直于河岸，小船相 对于静水分别做匀加速、匀减速和匀速直线运动，其运动轨迹如图6所示.下列 说法错误的是 A.沿AC和AD轨迹小船都是做匀变速运动 B.AD是匀减速运动的轨迹 C.沿AC轨迹渡河所用时间最短 D.小船沿AD轨迹渡河，船靠岸时速度最大 图6 解析船沿着船头指向方向做匀加速直线运动的同 时还要随着水流一起匀速运动，曲线运动的加速度 方向指向轨迹的内侧，故AC轨迹船相对于静水沿 垂直于河岸方向做匀加速运动，同理可知，AB轨 船相对于水的初速度大小均相同，方向垂直于岸边，由于AC轨迹船相对于静 水沿垂直于河岸方向做匀加速运动，AB轨迹船相对于静水沿垂直于河岸方向 做匀速运动，AD轨迹船相对于静水沿垂直于河岸方向做匀减速运动，故沿三 条不同路径渡河的时间不同，沿AC轨迹渡河所用的时间最短，故C正确. 迹船相对于静水沿垂直于河岸方向做匀速运动，AD轨迹船相对于静水沿垂直 于河岸方向做匀减速运动，沿AD轨迹，船是匀减速运动，则船到达对岸的速 度最小，故A、B正确，D错误； 绳(杆)端速度分解模型 微点讲座系列5 03 1.模型特点 沿绳(杆)方向的速度分量大小相等. 2.思路方法 合速度绳(杆)拉物体的实际运动速度v 方法：v1与v2的合成遵循平行四边形定则. 3.解题原则 把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量，根据沿绳(杆) 方向的分速度大小相等求解.常见的模型如图7所示. 图7 例4 质量为m的物体P置于倾角为1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑 轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车以速率v水平向右 做匀速直线运动，重力加速度为g.当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角2 时(如图8)，下列判断正确的是 A.P的速率为v B.P的速率为vcos 2 C.绳的拉力等于mgsin 1 D.绳的拉力小于mgsin 1 图8 模型1绳端速度分解模型 解析将小车速度沿绳子和垂直绳子方向分解为v1、v2，P的速率vPv1vcos 2 ，A错误，B正确； 小车向右做匀速直线运动，2减小，P的速率增大，绳的拉力大于mgsin 1，C 、D错误. 变式4A、B两物体通过一根跨过光滑轻质定滑轮的不可伸长的轻绳相连放在 水平面上，现物体A以v1的速度向右匀速运动，当绳被拉成与水平面夹角分别 是、时，如图9所示，物体B的运动速度为(绳始终有拉力) 图9 物体A的合运动对应的速度为v1，它的速度分解如图乙所示，则有v绳Av1cos 由于对应同一根绳，其长度不变，故v绳Bv绳A 例5(2019山东济南市3月模拟)曲柄连杆结构是发动机实现工作 循环，完成能量转换的主要运动零件，如图10所示，连杆下端连 接活塞Q，上端连接曲轴P.在工作过程中，活塞Q在汽缸内上下做 直线运动，带动曲轴绕圆心O旋转，若P做线速度大小为v0的匀速 圆周运动，则下列说法正确的是 A.当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度等于v0 B.当OP与OQ垂直时，活塞运动的速度大于v0 C.当O、P、Q在同一直线时，活塞运动的速度等于v0 D.当O、P、Q在同一直线时，活塞运动的速度大于v0 模型2杆端速度分解模型 图10 解析当OP与OQ垂直时，设PQO，此时活塞的速度为v， 将P的速度分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度；将活塞的速度 v分解为沿杆方向和垂直于杆方向的速度，则此时v0cos vcos ，即vv0，选项A正确，B错误； 当O、P、Q在同一直线时，P沿杆方向的速度为零，则活塞运动的 速度等于0，选项C、D错误. 变式5 如图11所示，一根长直轻杆AB在墙角沿竖直墙和水平地面滑动.当AB 杆和墙的夹角为时，杆的A端沿墙下滑的速度大小为v1，B端沿地面滑动的速 度大小为v2，则v1、v2的关系是 A.v1v2 B.v1v2cos C.v1v2tan D.v1v2sin 图11 解析将A、B两点的速度分解为沿AB方向与垂直于AB方向的分速度，沿AB方 向的分速度分别为v1和v2，则有v1v1cos ，v2v2sin ，由于AB不可伸 长，两点沿AB方向的速度分量应相同，即v1v2，得v1v2tan ，选项C正确. 04 课 时 精 练 1.下列关于力与运动的叙述中正确的是 A.物体所受合力方向与运动方向有夹角时，该物体速度一定变化，加速度也 变化 B.物体做圆周运动，所受的合力一定指向圆心 C.物体运动的速率在增加，所受合力方向与运动方向夹角小于90 D.物体在变力作用下有可能做曲线运动，做曲线运动物体一定受到变力作用 1234 双基巩固练 5678 解析物体所受合力方向与运动方向有夹角时，该物体速度一定变化，但加 速度不一定变化，如平抛运动，A错误； 若物体做变速圆周运动，则存在一个切向加速度，合力不指向圆心，B错误； 合力方向与运动方向夹角小于90时合力做正功，速度增大，C正确； 如果变力与速度方向不共线，则做曲线运动，但做曲线运动的物体受到的合 力可以为恒力，如平抛运动，D错误. 12345678 2.如图1所示，长为L的直杆一端可绕固定轴O无摩擦转动，另一端靠在以水平 速度v匀速向左运动、表面光滑的竖直挡板上，当直杆与竖直方向夹角为时 ，直杆端点A的线速度为 1234567 图1 8 3.(多选)(2020广东韶关市质检)在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为 零、加速度为a的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v0水平匀速前进，经过 时间t，猴子沿杆向上移动的高度为h，人顶杆沿水平地面移动的距离为x，如 图2所示.关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是 A.相对地面的运动轨迹为直线 B.相对地面做匀加速曲线运动 C.t时刻猴子相对地面速度的大小为 v0at D.t时间内猴子相对地面的位移大小为 1234 567 图2 8 解析猴子在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上 做初速度为零的匀加速直线运动，合速度与合加速度不在 同一条直线上，所以猴子运动的轨迹为曲线，故A错误. 猴子在水平方向上的加速度为零，在竖直方向上有恒定的 加速度，根据运动的合成，知猴子做曲线运动的加速度不 变，做匀加速曲线运动，故B正确. 1234567 t时刻猴子在水平方向上的分速度为v0，在竖直方向上的分速度为at，所以合 速度v ，故C错误. 在t时间内猴子在水平方向和竖直方向上的分位移分别为x和h，根据运动的合 成，知合位移大小为 ，故D正确. 8 1234 4.(2019福建厦门市第一次质量检查)在演示“做曲线运动的条件”的实验中， 有一个在水平桌面上向右做直线运动的小铁球，第一次在其速度方向上放置 条形磁铁，第二次在其速度方向上的一侧放置条形磁铁，如图3所示，虚线表 示小铁球的运动轨迹.观察实验现象，以下叙述正确的是 A.第一次实验中，小铁球的运动是匀变速直线运动 B.第二次实验中，小铁球的运动类似平抛运动，其 轨迹是一条抛物线 C.该实验说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向 D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向 不在同一直线上 图3 5678 1234 解析第一次实验中，小铁球受到沿着速度方向的引力作用，做直线运动， 并且引力随着距离的减小而变大，加速度变大，则小铁球的运动是非匀变速 直线运动，选项A错误； 第二次实验中，小铁球所受的磁铁的引力方向总是指向磁铁，是变力，故小 球的运动不是类平抛运动，其轨迹也不是一条抛物线，选项B错误； 该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不 在同一直线上，但是不能说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向 ，选项C错误，D正确. 5678 5.如图4所示，在灭火抢救过程中，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，消防队员沿梯子匀加速向上运 动的同时消防车匀速后退，则关于消防队员的运动，下列说法正确的是 A.消防队员做匀加速直线运动 B.消防队员做匀变速曲线运动 C.消防队员做变加速曲线运动 D.消防队员水平方向的速度保持不变 图4 12345678 解析根据运动的合成，知合速度的方向与合加速度 的方向不在同一条直线上，其合加速度的方向、大小 不变，所以消防队员做匀变速曲线运动，故A、C错 误，B正确. 1234567 将消防队员的运动分解为水平方向和竖直方向，知水平方向上的最终的速度 为匀速后退的速度和沿梯子方向速度在水平方向上的分速度的合速度，因为 沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度在变，所以消防队员水平方向的速 度在变，故D错误. 8 6.如图5所示，悬线一端固定在天花板上的O点，另一端穿过一张CD光盘的中 央小孔后拴着一个橡胶球，橡胶球静止时，竖直悬线刚好挨着水平桌面的边 沿.现将CD光盘按在桌面上，并沿桌面边缘以速度v匀速移动，移动过程中， CD光盘中央小孔始终紧挨桌面边线，当悬线与竖直方向的夹角为时，小球 上升的速度大小为 A.vsin B.vcos C.vtan D. 1234567 综合提升练 8 图5 12345678 解析由题意可知，悬线与光盘交点参与两个运动，一是沿着悬线方向的运 动，二是垂直悬线方向的运动，合运动的速度大小为v，则有v线vsin ；而 悬线速度的大小即为小球上升的速度大小，故A正确. 12345678 7.如图6所示，河水由西向东流，河宽为800 m，河中各点的水流速度大小为v水 ，各点到较近河岸的距离为x，v水与x的关系为v水 x (m/s)(x的单位为m)， 让小船船头垂直河岸由南向北渡河，小船划水速度大小恒为v船4 m/s，则下 列说法中正确的是 A.小船渡河的轨迹为直线 B.小船在河水中的最大速度是5 m/s C.小船在距南岸200 m处的速度小于在距北岸 200 m处的速度 D.小船渡河的时间是160 s 图6 12345678 解析小船在南北方向上为匀速直线运动，在东 西方向上先加速，到达河中间后再减速，速度与 加速度不共线，小船的合运动是曲线运动，A错. 当小船运动到河中间时，东西方向上的分速度最大，为3 m/s，此时小船的合 速度最大，最大值vm5 m/s，B对. 小船在距南岸200 m处的速度等于在距北岸200 m处的速度，C错. 12345678 8.(2019山东烟台市期中)在一光滑的水平面上 建立xOy平面直角坐标系，一质点在水平面上 从坐标原点开始运动，沿x方向和y方向的xt 图象和vyt图象分别如图7甲、乙所示，求： (1)运动后4 s内质点的最大速度的大小； 图7 12345678 (2)4 s末质点离坐标原点的距离. 答案8 m 12345678 则由题图乙可知，运动后的4 s内沿y轴方向的位移 因此4 s末质点离坐标原点的距离等于沿x轴方向的位移 由题图甲可知，4 s末质点离坐标原点的距离sx18 m. 大一轮复习讲义 第1讲曲线运动运动 的合成与分解