高考物理人教版一轮复习课件-4曲线运动

高考物理人教版一轮复习课件-4曲线运动

曲线运动[想一想]如图4－1－1是一位跳水运动员从高台做“反身翻腾二周半”动作时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中在哪几个位置头部的速度方向与入水时v的方向相同？在哪几个位置与v的方向相反？把这些位置在图中标出来。图4－1－1 提示：头部的速度方向为头部运动轨迹在各点的切线方向，如图所示，A、C两位置头部速度方向与v方向相同，B、D两位置头部速度方向与v方向相反。 [记一记]1．速度方向质点在某一点的瞬时速度的方向，沿曲线上该点的方向。2．运动性质做曲线运动的物体，速度的时刻改变，故曲线运动一定是运动，即必然具有加速度。切线方向变速 3．曲线运动的条件(1)运动学角度：物体的方向跟速度方向不在同一条直线上。(2)动力学角度：物体所受的方向跟速度方向不在同一条直线上。加速度合外力 [试一试]图4－1－21．物体在光滑水平面上受三个水平恒力(不共线)作用处于平衡状态，如图4－1－2所示，当把其中一个水平恒力撤去时(其余两个力保持不变)，物体将()A．一定做匀加速直线运动B．可能做匀变速直线运动C．可能做曲线运动D．一定做曲线运动 解析：物体原来受三个力作用处于平衡状态，现在撤掉其中一个力，则剩下两个力的合力与撤掉的力等大反向，即撤掉一个力后，合力为恒力，如果物体原来静止，则撤掉一个力后将做匀加速直线运动，选项B正确；如果物体原来做匀速直线运动，撤掉一个力后，若速度与合力不共线，则物体做曲线运动，若速度与合力共线，则物体将做匀变速直线运动，选项A、D错，C正确。答案：BC 如图4－1－3所示，红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升，速度为v。若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置由静止开始水平向右做匀加速直线运动，加速度大小为a。运动的合成与分解[想一想]图4－1－3超链接 请思考：红蜡块实际参与了哪两个方向的运动？这两个运动的合运动轨迹是直线还是曲线？与图中哪个轨迹相对应？提示：红蜡块沿竖直方向做匀速直线运动，沿水平方向做匀加速直线运动，此两运动的合运动为曲线运动，运动轨迹为图中的曲线AQC。 [记一记]1．基本概念2．分解原则根据运动的分解，也可采用正交分解。实际效果 3．遵循的规律位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循定则。(1)如果各分运动在同一直线上，需选取正方向，与正方向同向的量取“＋”号，与正方向反向的量取“－”号，从而将矢量运算简化为运算。(2)两分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成，如图4－1－4所示。图4－1－4平行四边形代数 [试一试]2．某质点的运动速度在x、y方向的分量vx、vy与时间的关系如图4－1－5所示，已知x、y方向相互垂直，则4s末该质点的速度和位移大小各是多少？图4－1－5 合运动的性质与轨迹判断1.合力方向与轨迹的关系无力不拐弯，拐弯必有力。曲线运动轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，而且向合力的方向弯曲，或者说合力的方向总是指向曲线的“凹”侧。2．合力方向与速率变化的关系(1)当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大。(2)当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小。 (3)当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。3．合运动与分运动的关系(1)运动的独立性：一个物体同时参与两个(或多个)运动，其中的任何一个运动并不会受其他分运动的干扰，而保持其运动性质不变，这就是运动的独立性原理。虽然各分运动互不干扰，但是它们共同决定合运动的性质和轨迹。 (2)运动的等时性：各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等(不同时的运动不能合成)。(3)运动的等效性：各分运动叠加起来与合运动有相同的效果。(4)运动的同一性：各分运动与合运动，是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动，不是几个不同物体发生的不同运动。 4．合运动性质的判断若合加速度与合初速度的方向在同一直线上则为直线运动，否则为曲线运动。例如：(1)两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动；(2)一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动，当二者共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动；(3)两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动；若合初速度与合加速度在同一直线上，则合运动为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动；(4)两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是初速度为零的匀加速直线运动。 [例1]在一光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t＝0时刻起，由坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x轴和y轴方向运动的速度—时间图象如图4－1－6甲、乙所示，下列说法中正确的是()图4－1－6 A．前2s内物体沿x轴做匀加速直线运动B．后2s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向C．4s末物体坐标为(4m,4m)D．4s末物体坐标为(6m,2m)[审题指导](1)在2s前和2s后，物体在x轴和y轴方向上的运动规律不同。(2)由物体在4s末的坐标位置，可分析物体在x、y方向上的分运动并求解。 [答案]AD 小船过河问题分析1.小船过河问题分析思路超链接 2．三种速度：v1(船在静水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的实际速度)。3．三种过河情景分析 图4－1－7 [例2]一小船渡河，河宽d＝180m，水流速度v1＝2.5m/s。若船在静水中的速度为v2＝5m/s，求：(1)欲使船在最短的时间内渡河，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？(2)欲使船渡河的航程最短，船头应朝什么方向？用多长时间？位移是多少？[尝试解题](1)欲使船在最短时间内渡河，船头应朝垂直河岸方向。当船头垂直河岸时，如图甲所示。 (2)欲使船渡河航程最短，应垂直河岸渡河，船头应朝上游与垂直河岸方向成某一夹角α如图乙所示，有v2sinα＝v1，得α＝30° 解决小船过河问题应注意的问题(1)渡河时间只与船垂直于河岸方向的分速度有关，与水流速度无关。(2)船渡河位移最短值与v船和v水大小关系有关，v船>v水时，河宽即为最短位移，v船vBB．vAv1C．v2≠0D．v2＝0解析：如图所示，分解A上升的速度v，v2＝vcosα，当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时，α＝90°，故v2＝0，即B的速度为零。答案：D [随堂巩固落实]1.电动自行车绕如图4－1－11所示的400m标准跑道运动，车上的车速表指针一直指在36km/h处不动。则下列说法中正确的是()A．电动车的速度一直保持不变B．电动车沿弯道BCD运动过程中，车一直具有加速度图4－1－11 C．电动车绕跑道一周需40s，此40s内电动车的平均速度等于10m/sD．跑完一圈过程中，由于电动车的速度没有发生改变，故电动车所受合力为零解析：电动车做曲线运动，速度是变化的，A错。电动车经BCD的运动为曲线运动，合力不等于零，车的加速度不为零，B对，D错。电动车跑完一周的位移为零，其平均速度为零，C错。答案：B 2．如图4－1－12所示的直角三角板紧贴在固定的刻度尺上方，现假使三角板沿刻度尺水平向右匀速运动的同时，一支铅笔从三角板直角边的最下端，由静止开始沿此边向上做匀加速直线运动，下列关于铅笔尖的运动及其留下的痕迹的判断中，正确的是()图4－1－12 A．笔尖留下的痕迹是一条抛物线B．笔尖留下的痕迹是一条倾斜的直线C．在运动过程中，笔尖运动的速度方向始终保持不变D．在运动过程中，笔尖运动的加速度方向始终保持不变解析：笔尖水平方向是匀速运动，竖直方向是匀加速直线运动，其运动是一种类平抛运动，故轨迹是一条抛物线，则A、D正确。答案：AD 3．(2012·宁波模拟)人用绳子通过定滑轮拉物体A，A穿在光滑的竖直杆上，当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图4－1－13所示位置时，绳与竖直杆的夹角为θ，则物体A实际运动的速度是()图4－1－13 答案：D 图4－1－14 A．甲、乙两船到达对岸的时间不同B．v＝2v0C．两船可能在未到达对岸前相遇D．甲船也在A点靠岸答案：BD (1)t＝10s时刻物体的位置坐标；(2)t＝10s时刻物体的速度和加速度的大小与方向。图4－1－15 答案：(1)(30m,20m)(2)5.0m/s，与x轴正方向夹角为53°0.4m/s2，沿y轴正方向 （给有能力的学生加餐）1.如图1所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质点)，A、B、C为曲线上的三点，关于铅球在B点的速度方向，说法正确的是()图1A．为AB的方向B．为BC的方向C．为BD的方向D．为BE的方向解析：由于做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向，因此，铅球在B点的速度方向为BD方向，C正确。答案：C 2.(2012·广州模拟)如图2所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB与河岸成37°角，水流速度为4m/s，则船从A点开出的最小速度为()A．2m/sB．2.4m/sC．3m/sD．3.5m/s图2 解析：由于船沿直线AB运动，因此船的合速度v合沿AB方向，根据平行四边形定则可知，当v船垂直于直线AB时，船有最小速度，由图知v船＝v水sin37°＝2.4m/s，选项B正确。答案：B 3.(2012·东莞调研)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水平匀速移动，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3所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的是()图3 答案：D 4．(2012·揭阳模拟)如图4所示，平面直角坐标系xOy与水平面平行，在光滑水平面上，一做匀速直线运动的质点以速度v通过坐标原点O，速度方向与x轴正方向的夹角为α，与此同时给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy，则此后()图4 A．因为有Fx，质点一定做曲线运动B．如果FyFycotα，质点相对原来的方向向x轴一侧做曲线运动解析：显然质点受到的重力和光滑水平面的支持力是一对平衡力，所以质点所受的合外力F就是Fx和Fy的合力。当F与v平行，即Fy＝Fxtanα时，质点做直线运动；当F与v不平行时，质点做曲线运动，且曲线向合外力的一侧弯曲。综上所述本题选C、D。答案：CD 5．(2011·江苏高考)如图5所示，甲、乙两同学从河中O点出发，分别沿直线游到A点和B点后，立即沿原路线返回到O点，OA、OB分别与水流方向平行和垂直，且OA＝OB。若水流速度不变，两人在静水中游速相等，则他们所用时间t甲、t乙的大小关系为()图5 A．t甲t乙D．无法确定答案：C 6．质量m＝4kg的质点静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点O，先用沿＋x轴方向的力F1＝8N作用了2s，然后撤去F1；再用沿＋y轴方向的力F2＝24N作用了1s，则质点在这3s内的轨迹为()图6 答案：D