高考物理总复习第四章曲线运动万有引力与航天第一课时曲线运动运动的合成与分解市赛课公开课一等奖省名师优

第四章曲线运动万有引力与航天1/51高考考纲备考提议内容要求说明本章是高考必考,考查频率最高是平抛运动、圆周运动和万有引力应用.选择题较多,也有综合性计算题.与圆周运动相关试题多与能量、磁场结合,对综合能力要求较高.要熟练掌握运动合成和分解思想;多训练分析物理过程,挖掘题目标隐含条件,灵活选取物理公式能力;了解和区分繁多天体运动公式,抓住万有引力提供向心力这一基本原理.运动合成与分解Ⅱ斜抛运动只作定性分析抛体运动Ⅱ匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度Ⅰ匀速圆周运动向心力Ⅱ离心现象Ⅰ万有引力定律及其应用Ⅱ围绕速度Ⅱ第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ经典时空观和相对论时空观Ⅰ2/51第1课时曲线运动运动合成与分解3/51基础回顾关键探究演练提升4/51基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、曲线运动1.速度方向:质点在某一位置速度方向就是曲线在这一点

.2.运动性质:做曲线运动物体,速度

时刻在改变,所以曲线运动一定是

运动,但速度大小可能不变.切线方向方向变速3.曲线运动条件5/51二、运动合成与分解1.分解标准:依据运动

分解,也可采取

.2.遵照规律:位移、速度、加速度合成或分解遵照

.或

定则.3.合运动与分运动关系(1)等时性:合运动和分运动经历

相等,即同时开始、同时进行、同时停顿.(2)独立性:一个物体同时参加几个分运动,各分运动

,不受其它运动影响.各分运动共同决定合运动性质和轨迹.(3)等效性:各分运动规律叠加起来与合运动规律有完全相同

.实际效果正交分解平行四边形定则三角形时间相互独立效果6/514.合运动性质判断(1)加速度(或合外力)变加速匀变速直线曲线7/51拓展思考拓展思索如图为一物体做曲线运动轨迹.(1)当物体运动到A点时,它相对于出发点位移l与x,y方向分位移xA,yA有什么关系?(2)物体相对于出发点位移方向与A点时速度方向是否相同?答案:(1)l2=+(2)二者方向不一样8/51自主检测1.思索判断(1)速度发生改变运动,一定是曲线运动.(

)(2)做曲线运动物体一定受变力作用.(

)(3)做曲线运动物体,所受合外力方向一定指向曲线凹侧.(

)(4)做曲线运动物体,速度方向时刻改变,但永远不可能到达所受合外力方向.(

)(5)只要两个分运动是直线运动,合运动一定是直线运动.(

)(6)做曲线运动物体一段时间内位移可能等于0.(

)答案:(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√9/512.(·四川广元市统考)一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内(

)A.速度一定在变,加速度能够不变B.速度一定在变,加速度也一定在变C.速度能够不变,加速度一定在变D.速度能够不变,加速度也能够不变A解析:做曲线运动物体速度方向一定改变,故速度一定在变,若物体受恒力作用,则加速度能够不变,选项A正确,B,C,D错误.10/513.(·上海奉贤区二模)趣味投篮比赛中,运动员站在一个旋转较快大平台边缘上,相对平台静止,向平台圆心处球筐内投篮球.如图所表示(各俯视图),篮球可能被投入球筐(图中箭头指向运动员投出方向)是(

)C解析:当沿圆周切线方向速度和出手速度合速度沿篮筐方向,球就会被投入篮筐.故C项正确,A,B,D项错误.11/51关键探究分类探究·各个击破考点一物体做曲线运动条件与轨迹分析1.条件:物体受到合外力与初速度不共线.2.协力方向与轨迹关系曲线运动轨迹一直夹在协力方向与速度方向之间,而且向协力方向弯曲,或者说协力方向总是指向轨迹“凹”侧.12/513.协力方向与速率改变关系(1)当协力方向与速度方向夹角为锐角时,协力做正功,物体速率增大.(2)当协力方向与速度方向夹角为钝角时,协力做负功,物体速率减小.(3)当协力方向与速度方向垂直时,协力不做功,物体速率不变.13/51【典例1】(·河南郑州一中联考)一质点在xOy平面内运动轨迹如图所表示,下面有四种说法:①若质点在x方向一直匀速运动,则在y方向先加速后减速;②若质点在x方向一直匀速运动,则在y方向先减速后加速;③若质点在y方向一直匀速运动,则在x方向先加速后减速;④若质点在y方向一直匀速运动,则在x方向先减速后加速.其中正确是(

)A.只有①③ B.只有①④C.只有②③ D.只有②④C14/51〚审题图示〛解析:若质点在x方向一直匀速运动,那么合外力(或加速度)方向只能沿y方向,依据合外力(或加速度)指向曲线凹侧,则在y方向加速度先沿y轴负向后沿y轴正向,故先减速后加速,①错误,②正确;若质点在y方向一直匀速运动,则在x方向加速度先沿x轴正向后沿x轴负向,故先加速后减速,③正确,④错误.故C正确.15/51方法技巧曲线运动中轨迹、受力、速度三者关系分析关键点(1)已知运动轨迹,能够判断协力大致方向在轨迹包围区间(凹侧),如图所表示.(2)运动轨迹在速度方向与协力方向所夹区间,依据受力方向和速度方向能够判断轨迹大致弯曲方向.(3)依据协力方向与速度方向间夹角,判断物体速率改变情况:夹角为锐角时,速率变大;夹角为钝角时,速率变小;协力方向与速度方向垂直时,速率不变.16/51多维训练1.[曲线运动了解](·河南南阳模拟)下面说法中正确是(

)A.做曲线运动物体速度方向必定改变B.速度改变运动必定是曲线运动C.加速度恒定运动不可能是曲线运动D.加速度改变运动必定是曲线运动A17/51解析:做曲线运动物体速度大小不一定改变,但速度方向必定改变,A项正确;速度改变运动可能是速度大小在改变,也可能是速度方向在改变,不一定是曲线运动,B项错误;加速度恒定运动可能是匀变速直线运动,也可能是匀变速曲线运动,C项错误;加速度改变运动可能是变加速直线运动,也可能是变加速曲线运动,D项错误.18/512.[曲线运动条件应用](·河北石家庄质检)一个质量为2kg物体,在4个共点力作用下处于平衡状态.现同时撤去大小分别为8N和12N两个力,其余力保持不变,关于今后该物体运动说法正确是(

)A.一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度大小B.一定做匀变速直线运动,加速度大小可能是5m/s2C.可能做匀减速直线运动,加速度大小是1.5m/s2D.可能做匀速圆周运动,向心加速度大小是6m/s2A19/51解析:由平衡条件得知,余下力协力与撤去两个力协力大小相等、方向相反,则撤去大小分别为8N和12N两个力后,物体协力大小范围为4N≤F合≤20N,物体加速度范围为2m/s2≤a≤10m/s2;撤去两个力后,一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度大小,故A正确;若物体原来做匀速直线运动,撤去两个力协力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做匀变速曲线运动,加速度大小可能是5m/s2,故B错误;若物体原来做匀速直线运动,撤去两个力协力方向与速度方向相反时,物体做匀减速直线运动,加速度大小最小是2m/s2,不可能为1.5m/s2,故C错误;撤去两个力后,物体受到协力恒定,不可能做匀速圆周运动,故D错误.20/51考点二运动合成与分解及运动性质分析两个互成角度直线运动合运动性质判断分类合运动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匀加速直线运动匀加速直线运动两个初速度不为零匀变速直线运动假如v合与a合共线,为匀变速直线运动假如v合与a合不共线,为匀变速曲线运动21/51【典例2】(·河北保定一中检测)一物体在直角坐标系xOy所在平面内由O点处开始运动,其沿坐标轴方向两个分速度随时间改变图像如图所表示,则对该物体运动过程描述正确是(

)A.物体在0～3s内做直线运动B.物体在3～4s内做直线运动C.物体在3～4s内做曲线运动D.物体在0～3s内做变加速运动B22/51解析:物体在0～3s,x方向做匀速直线运动,y方向做初速度为0匀加速直线运动,其合运动类似于平抛运动曲线运动,且加速度恒定,则选项A,D错误;物体在3～4s内两个方向分运动都是匀减速运动,在3s末合速度与合加速度方向相反,则做匀减速直线运动,故选项B正确,C错误.〚审题图示〛23/51方法技巧处理运动合成与分解问题技巧(1)判断物体运动性质时要分析物体加速度特点及加速度与速度方向间关系.(2)确定物体在某时刻坐标时,要沿x轴和y轴分别计算物体位移.(3)每一个分运动改变时都会影响到合运动改变.24/51多维训练1.[由运动特点分析运动轨迹](·安徽合肥质检)在长约一米一端封闭玻璃管中注满清水,水中放—个大小适当圆柱形红蜡块,玻璃管开口端用胶塞塞紧,确保将其快速竖直倒置时,红蜡块能沿玻璃管由管口匀速上升到管底.现将此玻璃管倒置安装在置于桌面上小车上同时,小车从A位置在恒力F作用下开始运动.经过一段时间后,小车运动到虚线表示B位置.按照图中建立坐标系,在这一过程中红蜡块实际运动轨迹可能是(

)C25/51解析:红蜡块在竖直方向做匀速直线运动,在水平方向做初速度为零匀加速直线运动,红蜡块运动轨迹为曲线,加速度水平向右,且指向轨迹内侧,选项C正确.26/512.导学号58826070[运动合成实例分析](·山东卷,14)距地面高5m水平直轨道上A,B两点相距2m,在B点用细线悬挂一小球,离地高度为h,如图.小车一直以4m/s速度沿轨道匀速运动,经过A点时将随车携带小球由轨道高度自由卸下,小车运动至B点时细线被轧断,最终两球同时落地.不计空气阻力,取重力加速度大小g=10m/s2.可求得h等于(

)A.1.25m B.2.25m C.3.75m D.4.75mA27/5128/51考点三小船渡河问题三种渡河特殊情景29/5130/51【典例3】

已知河水流速为v1,小船在静水中速度为v2,且v2>v1,下面用小箭头表示小船及船头指向,则能正确反应小船在最短时间内渡河、最短位移渡河情景是(

)A.①② B.①⑤ C.④⑤ D.②③C〚关键点拨〛

(1)图中箭头以及所在虚线表示船头指向和各个时刻船位置.(2)船头垂直正对岸才能使渡河时间最短.(3)当v2>v1时渡河最小位移是河宽.31/5132/51方法技巧求解小船渡河问题方法(1)船航行方向也就是船头指向,是分运动;水流方向是分运动.船运动方向是实际运动方向,是合运动,普通情况下与船头指向不一致.(2)渡河时间只与船垂直河岸分速度相关,与水流速度无关.(3)当水速大于静水船速,在求最短渡河位移时,由v水,v船与v合组成直角三角形,沿v合到对岸位移即为最短位移.33/51多维训练1.导学号58826071[小船渡河情景分析](·山东潍坊联考)河水由西向东流,河宽为800m,河中各点水流速度大小为v水,各点到较近河岸距离为x,v水与x关系为v水=x(m/s),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=4m/s,则以下说法中正确是(

)A.小船渡河轨迹为直线B.小船在河水中最大速度是5m/sC.小船在距离南岸200m处速度小于距北岸200m处速度D.小船渡河时间是160sB34/5135/512.[小船渡河轨迹分析](·江苏泰州中学期末)如图所表示,小船沿直线AB过河,船头一直垂直于河岸.若水流速度增大,为保持航线不变,以下办法与结论正确是(

)A.增大船速,过河时间不变 B.增大船速,过河时间缩短C.减小船速,过河时间变长 D.减小船速,过河时间不变B36/5137/51考点四关联速度问题1.特点:用绳、杆相牵连物体在运动过程中速度通常不一样,但两物体沿绳或杆方向分速度大小相等,据此就能够建立牵连物两端物体速度间定量关系.2.合速度与分速度(1)合速度→物体实际运动速度v(3)v1,v2和v间遵照平行四边形定则.38/513.常见情景39/51【典例4】(·河南中原名校联考)如图所表示,细线一端固定在天花板上O点,另一端穿过一张CD光盘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边缘.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光盘中央小孔一直紧挨桌面边线,当悬线与竖直方向夹角为θ时,小球上升速度大小为(

)A.vsinθ B.vcosθ C.vtanθ D.A40/51〚关键点拨〛(1)光盘向右速度是合速度.(2)小球上升速度和沿绳分速度大小相等.解析:如图,将光盘水平向右移动速度v分解为沿细线方向速度和垂直于细线方向速度如图所表示,而小球上升速度大小与速度v沿细线方向分速度大小相等,故可得v球=vsinθ,A正确.41/51方法技巧“关联速度”问题解题步骤(1)确定合速度:牵连物端点速度(即所连接物体速度)是运动实际速度,为合速度.(2)分解合速度:先确定合运动方向(物体实际运动方向),然后分析这个合运动所产生实际效果(首先使绳或杆伸缩效果;另首先使绳或杆转动效果)以确定两个分速度方向.(3)作出合速度与两个分速度平行四边形,利用相关数学知识求解或对情景作出分析判断.42/51【针对训练】

导学号58826072如图所表示,在水平地面上做匀速直线运动小车,经过定滑轮用绳子吊起一个物体,若小车和被吊物体在同一时刻速度分别为v1和v2,绳子对物体拉力为T,物体所受重力为G,则下面说法正确是(

)A.物体做匀速运动,且v1=v2B.物体做加速运动,且v2>v1C.物体做加速运动,且T>GD.物体做匀速运动,且T=GC43/51解析:小车在运动过程中,小车速度按照沿绳子方向与垂直绳子方向进行分解,如图所表示,则有v2=v1cosα,则v2<v1,故选项A,B错误.伴随小车向前移动,α将不停减小,cosα将逐步增大,则v2逐步增大,即物体做加速运动,依据牛顿第二定律可知T>G.故选项C正确,D错误.44/51演练提升真题体验·强化提升1.[曲线运动轨迹分析](·安徽卷,14)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上四点,在散射过程中能够认为重金属原子核静止不动.图中所标出α粒子在各点处加速度方向正确是(

)A.M点 B.N点 C.P点 D.Q点C45/51解析:α粒子与重金属原子核带同种电荷,因为库仑力作用,α粒子在运动过程中发生偏转,由牛顿第二定律可知,α粒子加速度方向为其所受库仑力方向,指向轨迹弯曲方向内侧,故图中P点所表示加速度方向正确,选项C正确.46/512.[运动合成与分解](·全国Ⅱ卷,16)因为卫星发射场不在赤道上,同时卫星发射后需要从转移轨道