2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第四章 第1讲 曲线运动 运动的合成与分解 Word版含解析.pdf
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1、五年高考(全国卷)命题分析 五年常考热点五年未考重点 曲线运动的理解20181 卷 18 题 平抛运动 2018 2017 2015 2014 3 卷 17 题 1 卷 15 题 1 卷 18 题 2 卷 15 题 水平面内的圆周运动20141 卷 20 题 竖直面内的圆周运动的 两类模型问题 2017 2016 2015 2 卷 14 题 2 卷 16 题、3 卷 20、24 题 1 卷 17 题 平抛与圆周运动的多过 程问题 2017 2016 2 卷 17 题 2 卷 25 题 开普勒三定律的理解20172 卷 19 题 万有引力定律的理解和 应用 2018 2014 2 卷 16 题
2、2 卷 18 题 卫星运行参量的分析 2018 2017 2016 3 卷 15 题 3 卷 14 题 1 卷 17 题 双星和多星问题20181 卷 20 题 天体的追及与变轨问题 2015 2014 1 卷 21 题 1 卷 19 题 1.曲线运动的理解和特征 2.小船渡河模型 3.绳和杆的牵连问题 4.圆周运动的临界问题 1.考查方式:本章内容可能单独考查,特别是万有引力与航天部分,常以选择题形式出现;也可能 与其他专题相结合,与能量知识综合考查,以计算题形式出现. 2.命题趋势 : 本章内容与实际应用和生产、生活、科技相联系命题,或与其他专题综合考查,曲线运动问 题由原来的选择题变为在
3、计算题中考查,万有引力与航天仍然以选择题出现,单独考查的可能性更大. 第第 1 讲 曲线运动 运动的合成与分解讲 曲线运动 运动的合成与分解 一、曲线运动 1速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向 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变速运动 3运动的条件 : 物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向 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合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力 方向指向轨迹的“凹”侧 自测 1 (多选)一质点做曲线运动,它的速度方向
4、和加速度方向的关系是( ) A质点速度方向时刻在改变 B质点加速度方向时刻在改变 C质点速度方向一定与加速度方向相同 D质点速度方向一定沿曲线的切线方向 答案 AD 自测 2 (2018河北省定州中学承智班月考)关于力和运动,下列说法中正确的是( ) A物体在恒力作用下可能做曲线运动 B物体在变力作用下不可能做直线运动 C物体在恒力作用下不可能做曲线运动 D物体在变力作用下不可能保持速率不变 答案 A 解析 平抛运动就是在恒力作用下的曲线运动 只要变力与速度方向共线, 就会做直线运动, 所以 A 正确,B、C 错误匀速圆周运动就是在变力作用下保持速率不变的运动,D 错误 二、运动的合成与分解
5、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平行四边形定则 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完全相同的效果 3运动性质的判断Error!Error! 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 匀变速曲线运动 两个初速度为零的匀加速直
6、线运动 匀加速直线运动 如果 v合与 a合共线,为匀变速直线运动两个初速度不为零的匀变速 直线运动如果 v合与 a合不共线,为匀变速曲线运动 自测 3 (2018河南省驻马店市第二次质检)如图 1 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( ) 图 1 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 答案 B 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
7、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. 命题点一 曲线运动的条件和特征命题点一 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
8、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 (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 (2018山东省泰安市上学期期中) 一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原 来作用在质点上的力不发生改变则该质点( ) A不可能做匀变速运动 B速度的大小保持不变 C速度的方向总是与
9、该恒力的方向垂直 D任意相等时间内速度的变化量总相同 答案 D 解析 施加的恒力即为质点的合力,所以做匀变速运动,若该恒力的方向与速度方向的夹角 不为 90,则速度大小一定变化,A、B 错误;速度的方向与恒力的方向的夹角多样化,不一 定总垂直,C 错误;由于做匀变速运动,即加速度恒定,所以根据 vat 可知任意相等时 间内速度的变化量总相同,D 正确 变式 1 (2018湖北省黄冈市质检)如图 2 是码头的旋臂式起重机,当起重机旋臂水平向右保 持静止时,吊着货物的天车沿旋臂向右匀速行驶,同时天车又使货物沿竖直方向先做匀加速 运动,后做匀减速运动该过程中货物的运动轨迹可能是下图中的( ) 图 2
10、 答案 C 解析 货物在水平方向上做匀速直线运动, 在竖直方向上先做匀加速运动, 后做匀减速运动, 根据平行四边形定则,知合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,轨迹为曲线, 货物的加速度先向上后向下,因为加速度的方向大致指向轨迹的凹侧,故 C 正确 命题点二 运动的合成与分解命题点二 运动的合成与分解 1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 3两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 例 2 (多选)(2018广东省韶关市质检)在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加
11、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 s,如图 3 所示关于猴子的运动情况, 下列说法中正确的是( ) 图 3 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 Ct 时刻猴子对地速度的大小为 v0at Dt 时间内猴子对地的位移大小为s2h2 答案 BD 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 0 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 0,在竖直方向上有恒定的加速度,根据运动的合
12、成,知猴子做曲线运动 的加速度不变,做匀变速曲线运动,故 B 正确t 时刻猴子在水平方向上的速度为 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v02 at 2 向和竖直方向上的位移分别为 s 和 h, 根据运动的合成, 知合位移大小为, 故 D 正确s2h2 变式 2 (2019福建省厦门市调研)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( ) 图 4 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v2 D帆船朝北
13、偏东 45方向航行,速度大小为v2 答案 D 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2 命题点三 小船渡河模型命题点三 小船渡河模型 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 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 d v船 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 渡河位移最短 如果
14、 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 dv水 v船 4.分析思路 例 3 (多选)(2018四川省德阳市高考一诊)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( ) 图 5 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
15、达对岸时,两船之间的距离仍然为 L 答案 BD 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,抓住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 d vsin 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 d vsin 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 (2018湖南省衡阳市第二次
16、联考)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( ) 图 6 A沿 AC 和 AD 轨迹小船都是做匀变速运动 BAD 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 答案 D 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 轨迹船相对于静水沿垂
17、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;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 命题点四 绳命题点四 绳(杆杆)端速度分解模型端速度分解模型 1模型特点 沿绳(杆)方向的速度分量大小相等 2思路与方法 合速度绳(杆)拉物体的实
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