適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復習第4章曲線運動萬有引力與航天第1節(jié)曲線運動運動的合成與分解課件

第1節(jié)曲線運動運動的合成與分解第四章【課程標準】

1.通過實驗,了解曲線運動,知道物體做曲線運動的條件。2.通過實驗,探究并認識平拋運動的規(guī)律。會用運動合成與分解的方法分析平拋運動。體會將復雜運動分解為簡單運動的物理思想。能分析日常生活中的拋體運動。3.會用線速度、角速度、周期描述勻速圓周運動。知道勻速圓周運動向心加速度的大小和方向。會探究影響向心力大小的因素。能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。了解生產(chǎn)生活中的離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。4.通過史實,了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認識科學定律對人類探索未知世界的作用。會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度【核心素養(yǎng)】

【試題情境】

【考向預測】

生活實踐類以生活常識、體育運動、衛(wèi)星、探月工程等為背景的動力學問題學習探索類平拋運動研究,圓周運動向心力來源分析,萬有引力定律相關問題本章內容屬于高考考查的熱點,多為選擇題,或為與機械能及電場、磁場結合的綜合計算題。

考查的具體內容主要包括以下幾個方面:①平拋運動、斜拋運動的應用;②拋體運動及圓周運動中的臨界點分析;③萬有引力定律與重力的理解與應用;④萬有引力定律在航天技術中的應用強基礎增分策略一、曲線運動

一般可以看成幾個直線運動的合運動1.速度的方向質點在某一點的速度方向,是沿曲線在這一點的

。

2.運動的性質做曲線運動的物體,速度的

時刻在改變,所以曲線運動是

運動。

可能是勻變速曲線運動,也可能是變加速曲線運動切線方向方向變速3.做曲線運動的條件

4.合力方向與軌跡的關系

合力方向與速度方向永遠不可能平行物體做曲線運動的軌跡一定夾在合力方向和速度方向之間,速度方向與軌跡相切,合力方向

。

不在同一條直線上指向軌跡曲線彎曲的方向旁欄邊角

人教版教材必修第二冊P4閱讀“做一做”——用飛鏢顯示曲線運動的速度方向,完成下面題目。如圖所示,網(wǎng)球離開球拍后,沿圖中虛線做曲線運動,則:(1)圖中畫出的各點的速度方向是否正確?(2)忽略空氣阻力,網(wǎng)球離開球拍后做勻變速運動嗎?答案

(1)v2方向正確,v1、v3、v4方向錯誤。(2)網(wǎng)球做勻變速運動。解析

(1)物體做曲線運動時,任意時刻的速度方向是曲線上該點的切線方向,故v2方向正確,v1、v3、v4方向均錯誤。(2)忽略空氣阻力,網(wǎng)球離開球拍后只受重力,加速度恒定,故網(wǎng)球做勻變速運動。易錯辨析

(1)速度發(fā)生變化的運動,一定是曲線運動。(

)(2)做曲線運動的物體合外力一定是變化的。(

)(3)做曲線運動的物體速度大小一定發(fā)生變化。(

)(4)曲線運動可能是勻變速運動。(

)×××√應用提升1.(人教版教材必修第二冊P5習題改編)高臺跳水比賽時,運動員起跳后在空中做出各種動作,最后沿豎直方向進入水中。若此過程中運動員頭部連續(xù)的運動軌跡示意圖如圖中虛線所示,a、b、c、d為運動軌跡上的四個點。關于運動員頭部經(jīng)過這四個點時的速度方向,下列說法正確的是(

)A.a、b、c、d四個點的速度方向均豎直向下B.a、c兩個點的速度方向豎直向下C.b、d兩個點的速度方向豎直向下D.c點的速度方向豎直向上答案

B解析

曲線運動的速度方向沿該點軌跡的切線方向,所以圖中a點的速度方向豎直向下,b點的速度方向豎直向上,c點的速度方向豎直向下,d點的速度方向豎直向上,故B正確。二、運動的合成與分解1.基本概念(1)運動的合成:已知

求合運動。

(2)運動的分解:已知

求分運動。

2.分解原則可根據(jù)運動的

分解,也可采用

。

3.遵循的規(guī)律位移、速度、加速度都是矢量,故它們的合成與分解都遵循

。

易錯辨析

(5)合運動的速度一定比分運動的速度大。(

)(6)只要兩個分運動為直線運動,則合運動一定是直線運動。(

)分運動合運動實際效果正交分解平行四邊形定則××應用提升2.(多選)(人教版教材必修第二冊P9習題改編)如圖所示,跳傘運動員從直升機上由靜止跳下后,在下落過程中將會受到水平風力的影響。下列說法正確的是(

)A.水平風力越大,運動員下落時間越長,運動員可完成更多的動作B.水平風力越大,運動員著地速度越大,有可能對運動員造成傷害C.運動員下落時間與水平風力無關D.運動員著地速度與水平風力無關答案

BC解析

水平方向的風力對豎直方向的運動沒有影響,運動員下落時間與風力無關。無風時,運動員在水平方向上速度為零,有風時,運動員在水平方向上因風力作用而產(chǎn)生水平方向的速度,風力越大,著地時水平方向速度越大,著地速度也越大,故B、C正確,A、D錯誤。3.如圖所示,水平桌面上乒乓球沿直線AB勻速運動,一同學在桌邊用吹管欲將球吹進桌面上的球門,AB垂直BC。在B處對準C吹氣,未成功,下列情形可能成功的是(

)A.僅增大吹氣力度B.將球門沿直線CB向B靠近C.將吹管向A平移適當距離,垂直AB方向吹氣D.將吹管繞B點順時針轉動90°,正對著A吹氣答案

C

解析

原方案中,吹管吹氣只改變了乒乓球沿BC方向的速度,而沿AB方向的速度不變,所以單純沿BC方向吹氣不能使乒乓球落入球門中。僅增大吹氣力度,只能加快乒乓球在BC方向上的速度變化,不能使乒乓球進入球門,故A錯誤。將球門沿直線CB向B點移動一小段距離,與原方案一樣,不能落入球門,故B錯誤。將吹管向A平移適當距離,垂直AB方向吹氣,到達BC所在直線位置時乒乓球已經(jīng)沿垂直AB方向運動了一段距離,根據(jù)運動的合成與分解的知識可知,乒乓球可能落入球門中,故C正確。將吹管繞B點順時針轉動90°,正對著A吹氣,乒乓球只能做直線運動,不會落入球門,故D錯誤。增素能精準突破考點一物體做曲線運動的條件及軌跡分析[自主探究]1.合力方向與軌跡的關系無力不拐彎,拐彎必有力。曲線運動的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間,而且向合力的方向彎曲,或者說合力的方向總是指向軌跡的“凹”側。2.合力方向與速率變化的關系【對點演練】1.質點做勻變速曲線運動軌跡的示意圖如圖所示,且質點運動到D點時速度方向與加速度方向恰好互相垂直,則質點從A點運動到E點的過程中,下列說法正確的是(

)A.質點經(jīng)過C點的速率比D點的大B.質點經(jīng)過A點時的加速度方向與速度方向的夾角小于90°C.質點經(jīng)過D點時的加速度比B點的大D.質點從B到E的過程中加速度方向與速度方向的夾角先增大后減小答案

A解析

質點做勻變速曲線運動,所以加速度不變,C錯誤;在D點速度方向與加速度方向垂直,則在A、B、C點時速度方向與加速度方向的夾角為鈍角,B錯誤;質點由C到D速率減小,所以C點速率比D點大,A正確;質點從B到E的過程中加速度方向與速度方向的夾角一直減小,D錯誤。2.如圖所示,一熱氣球在勻加速豎直向上運動的同時隨著水平氣流向右勻速運動,若設豎直向上為y軸正方向,水平向右為x軸正方向,則熱氣球實際運動的軌跡可能是(

)答案

B

解析

氣球水平向右做勻速直線運動,豎直向上做勻加速直線運動,則合加速度豎直向上,所受合力豎直向上,軌跡向上彎曲,故選B?？键c二運動的合成與分解及運動性質分析[自主探究]1.合運動和分運動的關系

等時性各分運動經(jīng)歷的時間與合運動經(jīng)歷的時間相等獨立性各分運動獨立進行,不受其他分運動的影響等效性各分運動疊加起來與合運動有完全相同的效果2.合運動的性質判斷

3.兩個直線運動的合運動性質的判斷標準:看合初速度方向與合加速度(或合外力)方向是否共線。兩個互成角度的分運動合運動的性質兩個勻速直線運動勻速直線運動一個勻速直線運動、一個勻變速直線運動勻變速曲線運動兩個初速度為零的勻加速直線運動勻加速直線運動兩個初速度不為零的勻變速直線運動如果v合與a合共線,為勻變速直線運動如果v合與a合不共線,為勻變速曲線運動【對點演練】3.公交車是人們重要的交通工具,某公交車內部座位示意圖如圖所示,其中座位A和座位B的連線與公交車前進的方向垂直。當公交車在某一站臺由靜止開始啟動做勻加速運動的同時,一名乘客從A座位沿A、B的連線勻速運動到B座位,則站臺上的人看到(

)A.該乘客的運動軌跡為直線B.該乘客的運動軌跡為曲線C.因該乘客在公交車上做勻速直線運動,所以乘客處于平衡狀態(tài)D.該乘客對地的速度保持不變答案

B解析

乘客與車具有垂直于AB方向的加速度,乘客的速度與加速度方向不在同一條直線上,所以軌跡為曲線,選B。4.(2023廣東廣州二模)潛艇從海水的高密度區(qū)駛入低密度區(qū),浮力急劇減小的過程稱為“掉深”。如圖甲所示,某潛艇在高密度區(qū)水平向右勻速航行,t=0時,該潛艇開始“掉深”,潛艇“掉深”后其豎直方向的速度vy隨時間變化的圖像如圖乙,水平速度vx保持不變。若以水平向右為x軸,豎直向下為y軸,則潛艇“掉深”后的0~30s內,能大致表示其運動軌跡的圖形是(

)B解析

潛艇在x軸方向上做勻速直線運動,y軸方向上先做勻加速直線運動,再做勻減速直線運動,物體在0~10

s實際合力方向豎直向下,10~30

s合力方向豎直向上,軌跡彎曲的內側為合力的方向,選項B正確,A、C、D錯誤。5.(2023廣東清遠期末)在我國少數(shù)民族運動會上,設有跑馬射箭項目。運動員需騎馬在直線跑道上奔馳,彎弓放箭,射擊側方的固定靶標。某次比賽時,運動員騎馬以大小為v1的速度沿直線跑道奔馳,運動員靜止時射出的弓箭的速度大小為v2,箭水平射出后射在靶標中心的正下方,如圖所示。不計空氣阻力,若箭射出時的位置不變,要使箭恰好射中靶標中心,下列方法可行的是(

)A.僅增大v1B.僅減小v1C.同時增大v1和v2D.同時減小v1和v2C考點三關聯(lián)速度問題[師生共研]1.兩物體通過繩(桿)相連,當兩物體都發(fā)生運動時,兩物體的速度往往不相等,但因繩(桿)的長度是不變的,所以兩物體的速度沿繩(桿)方向的分速度大小是相等的。2.常見的繩(桿)端運動的合成與分解圖示

3.求解繩(桿)端運動的合成與分解問題的思路和方法先明確合運動(物體的實際運動)的方向,然后按運動的實際效果〔一方面有沿繩(桿)方向伸縮的效果,另一方面有使繩(桿)轉動的效果〕確定兩個分運動的方向:沿繩(桿)方向的分運動和垂直繩(桿)方向的分運動,而沿繩(桿)方向的分速度大小相同?！镜淅黄啤康淅?.如圖所示的機械裝置可以將圓周運動轉化為直線上的往復運動。連桿AB、OB可繞圖中A、B、O三處的轉軸轉動,連桿OB在豎直面內的圓周運動可通過連桿AB使滑塊在水平橫桿上左右滑動。已知OB桿長為L,繞O點沿逆時針方向做勻速轉動的角速度為ω,當連桿AB與水平方向夾角為α,AB桿與OB桿的夾角為β時,滑塊的水平速度大小為(

)思維點撥

首先明確兩物體實際運動的速度方向,即合速度的方向,然后把二者的速度沿關聯(lián)桿和垂直關聯(lián)桿分解,利用沿關聯(lián)桿的分速度相等建立聯(lián)系。答案

D解析

設滑塊的水平速度大小為v,A點的速度的方向沿水平方向,如圖所示,將A點的速度分解,根據(jù)運動的合成與分解可知,沿桿方向的分速度

=vcos

α,B點做圓周運動,實際速度是圓周運動的線速度,可以分解為沿AB桿方向的分速度和垂直于AB桿方向的分速度,設B的線速度為v',則

=v'cos

θ=v'cos(β-90°)=v'cos(90°-β)=v'sin

β,v'=ωL,二者沿桿方向的分速度是相等的,即

,聯(lián)立可得v=選項D正確?！緦c演練】6.(2023廣西河池期末)如圖所示,繩子通過固定在天花板上的定滑輪,左端與套在固定豎直桿上的物體A連接,右端與套在固定豎直桿上的物體B連接,到達如圖所示位置時,繩與豎直方向的夾角分別為60°、37°,兩物體的速率分別為vA、vB,且此時vA+vB=13m/s。cos37°=0.8。vA、vB之差為(

)A.3m/s B.4m/sC.5m/s D.6m/sA解析

設此時沿繩子方向的速率為v繩,將A、B的速度分別沿繩的方向和垂直繩的方向分解,如圖所示。可得v繩=vAcos

60°v繩=vBcos

37°又vA+vB=13

m/s聯(lián)立解得vA=8

m/s,vB=5

m/s。vA-vB=3

m/s,選項A正確,B、C、D錯誤。7.(2023廣東高州一模)如圖所示,一根長為l的直桿一端抵在墻角,一端倚靠在物塊的光滑豎直側壁上。物塊向左以速度大小v運動時,直桿繞O點做圓周運動且始終與物塊間有彈力。當直桿與水平方向的夾角為θ時,則(

)A.A點速度大小也為vB.A點速度大小與θ有關C.A點速度方向與θ無關D.A點速度方向與OA成θ角B解析

如圖,將A點的速度分解。根據(jù)運動的合成與分解可知,接觸點A的實際運動即合運動為在A點垂直于桿的方向的運動,該運動由水平向左的分運動和豎直向下的分運動組成,所以vA=,為A點做圓周運動的線速度,選項B正確,A、C、D錯誤?？键c四小船渡河問題[名師破題]1.船的實際運動是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動。2.三種速度:v1(船在靜水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的實際速度)。3.小船渡河的兩類問題、三種情境4.解決小船渡河問題的注意要點(1)正確區(qū)分分運動和合運動,船的航行方向也就是船頭所指方向的運動,是分運動,船的運動也就是船的實際運動,是合運動,與船頭所指方向一般情況下不共線。(2)按實際效果分解,一般用平行四邊形定則沿水流方向和船頭所指方向分解。(3)渡河時間只與船垂直河岸的分速度有關,與水流速度無關。(4)求最短渡河位移時,根據(jù)船速v1與水流速度v2的大小情況,用三角形定則處理?！镜淅黄啤康淅?.小船勻速橫渡一條河流,當船頭垂直河岸方向航行時,在出發(fā)后10min到達對岸下游120m處;若船頭保持與河岸成α角向上游航行,航程最短,出發(fā)后12.5min到達正對岸,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)水流的速度大小;(2)小船在靜水中的速度大小、河的寬度以及船頭與河岸間的夾角α。審題指導

關鍵詞句獲取信息船頭垂直河岸方向航行時,在出發(fā)后10min到達對岸下游120m處垂直河岸航行,過河最短時間為10min可求水流速度若船頭保持與河岸