第4單元-曲線運動 萬有引力與航天(1 運動的合成與分解)

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1、岳陽市一中2015屆培優(yōu)班第一輪復習補充資料 第四單元 曲線運動 萬有引力與航天 §1 運動的合成與分解 一．知識點 1．曲線運動（定義、條件、特點、分類） 定義：質點的運動軌跡是 的運動。 條件：（1）具有初速度；（2）所受合外力方向與初速度方向不共線。? 特點：（1）運動質點在某一點的瞬時速度方向就是這一點的曲線方向（切線方向）；?????? （2）曲線運動是變速運動，（速度方向是不斷變化的）；????? （3）質點所受合外力一定不為零，一定具有加速度。 2．運動的合成與分解（合運動與分運動定義、關系、遵循法則、常見模型：渡河模型、拉船模型） 定

2、義：（1）由已知的分運動求跟它們等效的合運動叫做運動的合成；? （2）由已知的合運動求跟它們等效的分運動叫做運動的分解。? 基本關系：? （1）分運動的獨立性 （2）運動的等效性 （3）運動的等時性 （4）運動的矢量性 遵循法則：平行四邊形定則 渡河模型： 拉船模型： 繩有兩個自由端：A端做直線運動，速度沿繩；B端也做直線運動，但速度不沿繩（可理解為B端既在做切向運動——擺動速度與A端無關，又在做法向運動），故有：VA=VBcosθ B A θ 二．典例解析 1．曲線運動（條件、特點） 【例1】做曲線運動的物體，在運動過程中，一定變化的物理量是 A．

3、速率 B．速度 C．加速度 D．合外力 變式：物體受到幾個恒定外力的作用而做勻速直線運動，如果撤掉其中一個力，保持其他力不變，它可能做 ①勻速直線運動 ②勻加速直線運動 ③勻減速直線運動 ④曲線運動 正確的說法是 A．①②③ B．②③ C．②③④ D．②④ 【例2】 如圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線A運動到B，這時突然使它所受的力反向而大小不變(即由F變?yōu)?F)，在此力作用下物體以后的運動情況，下列說法正確的是 A．物體可能沿曲線Ba運動 B．物體可能沿直線Bb運動 C．物體可能沿曲線Bc運動 D．物體可

4、能沿原曲線由B返回A 變式：一質點做曲線運動，它通過某點時的速度v的方向，加速度的方向可能正確的是 A B C D 2．運動的合成與分解 （1）運動的合成與分解的基本規(guī)律（獨立性、等時性、矢量性等） 【例3】A B C （2013年上海卷）右圖為在平靜海面上，兩艘拖船A、B拖著駁船C運動的示意圖。A、B的速度分別沿著纜繩CA、CB方向，A、B、C不在一條直線上。由于纜繩不可伸長，因此C的速度在CA、CB方向的投影分別與A、B的速度相等，由此可知C的 A．速度大小可以介于A、B的速度大小之間 B．速

5、度大小一定不小于A、B的速度大小 C．速度方向可能在CA和CB的夾角范圍外 D．速度方向一定在CA和CB的夾角范圍內 變式1：（2010年江蘇卷）如圖所示，一塊橡皮用細線懸掛于O點，用鉛筆靠著線的左側水平向右勻速移動，運動中始終保持懸線豎直，則橡皮運動的速度w w w.ks5 u .c om A．大小和方向均不變 B．大小不變，方向改變 C．大小改變，方向不變 D．大小和方向均改變 y x yA H 2l l K(l,l) O －l F I G xB E 變式2：（2013年新課標第24題）水平桌面上有兩個玩具車A和B，兩者用一輕

6、質細橡皮筋相連，在橡皮筋上有一紅色標記R。在初始時橡皮筋處于拉直狀態(tài)，A、B和R分別位于直角坐標系中的（0，2l）、（0，-l）和（0，0）點。已知A從靜止開始沿y軸正向做加速度大小為a的勻加速運動；B平行于x軸朝x軸正向勻速運動。在兩車此后運動的過程中，標記R在某時刻通過點（l，l）。假定橡皮筋的伸長是均勻的，求B運動速度的大小。 （2）渡河模型（時間問題、位移問題、方向問題、臨界問題） 【例4】（2011年江蘇卷）3．如圖所示，甲、乙兩同學從河中O點出發(fā)，分別沿直線游到A點和B點后，立即沿原路線返回到O點，OA、OB分別與水流

7、方向平行和垂直，且OA＝OB。若水流速度不變，兩人在靜水中游速相等，則他們所用時間t甲、t乙的大小關系為 A．t甲＜t乙 B．t甲＝t乙 C．t甲＞t乙 D．無法確定 變式：小河寬為d，河水中各點水流速度與各點到較近河岸邊的距離成正比，v水=kx，k=，x是各點到近岸的距離，小船船頭垂直河岸渡河，小船劃水速度為v0，則下列說法中正確的是 A．小船渡河時的軌跡為直線 B．小船渡河時的軌跡為曲線 C．小船到達距河對岸處，船的渡河速度為 D．小船到達距河對岸處，船的渡河速度為 （3）拉船模型（繩端運動的分解問題，可拓展至連接體的運動分解問題） 【例5】（2

8、011年上海卷）如圖，人沿平直的河岸以速度行走，且通過不可伸長的繩拖船，船沿繩的方向行進，此過程中繩始終與水面平行。當繩與河岸的夾角為，船的速率為 A． B． C． D． 變式：（多圖，文字自配） θ A B A B vA vB vA vB θ α β θ h L ω v θ vA vB 典例解析參考答案 例1：B 變式：C 例2：C 變式：B 例3：BD（易犯兩種錯誤，一是認為駁船的速度就是兩拖船速度的合成；二是認為駁船的速度是繩端四個法切速度的合成。要注意） 變式1：A 【解析】橡皮在水平方向勻速運動，在豎直

9、方向勻速運動，合運動是勻速運動． 【變化】若天花板向右上傾斜呢？ 變式2： 【解析】 方法1：設B車的速度大小為v。如圖，標記R在時刻t通過點K（l，l），此時A、B的位置分別為H、G。由運動學公式，H的縱坐標、G的橫坐標分別為 ① ② 在開始運動時，R到A和B的距離之比為2:1，即 由于橡皮筋的伸長是均勻的，在以后任一時刻R到A和B的距離之比都為2:1。因此，在時刻t有 ③ 由于相似于，有 ④ ⑤ 由③④⑤式得 ⑥ ⑦ 聯(lián)立①②⑥⑦式得 ⑧ 方法2：關鍵是分析R點的運動與

10、A、B兩端運動的關聯(lián)。 水平方向上R點做勻速運動，且VR=VB。 豎直方向上R點做初速度為零的勻加速直線運動，且aR=aA 故R點做類平拋運動，有： 解得： 例4：C 【解析】設游速為v，水速為v0，OA=OB=l，則甲時間；乙沿OB運動，乙的速度矢量圖如圖，合速度必須沿OB方向，則乙時間，聯(lián)立解得：， C正確。 變式：BC（小船到達離河對岸d/2處，船的速度為3v0嗎？） 例5：C 【解析】如圖所示：船速為v沿繩方向的分量。連帶運動問題指物拉繩或繩拉物問題，高中階段不用考慮繩或桿的長度變化，故解題原則為：把物體的實際速度分解為垂直于繩和平行于繩兩個分量，根據沿繩

11、方向的分速度大小相等求解。C正確。 三．對應練習 1．某質點做曲線運動時（ ） A．在某一點的速度方向是該點曲線的切線方向 B．在任意時間內位移的大小總是大于路程 C．在任意時刻質點受到的合外力不可能為零 D．速度的方向與合外力的方向必不在一條直線上 2．(競賽題——岳陽市2014屆第二次模模擬檢測)如圖所示是一個直徑為d的圓柱體，其側面刻有螺距為h的螺旋形凹槽，槽內有一小球，為使小球能自由落下（即小球下落時不與凹槽接觸），必須以多大的加速度沿直線來拉纏在圓柱體側面的繩子? 3．(原創(chuàng))一質量為m、帶正電荷量為q的小球以初速度v0平拋，恰好

12、沿如圖甲所示的拋物曲面運動，且運動時對曲面沒有壓力。重力加速度為g。 （1）若將小球由靜止釋放，同時使曲面水平向左運動，則當曲面速度v1達到多大時，小球恰好沿曲面運動而沒有壓力？ V2 V0 甲 乙 V1 E （2）若在空間加上豎直向下的電場E，改變平拋初速度，使小球仍沿該曲面運動且對曲面沒有壓力，如圖乙所示，則初速度v2應為多大？ 4．如圖所示，甲、乙兩船在同一條河邊同時開始渡河，河寬為H，河水流速為u，船相對靜水速度均A 60° 60° 乙 甲 為v，出發(fā)時兩船相距為，甲、乙兩船頭與岸邊均成60 角，且乙船恰好能直

13、達對岸A點，則下列判斷正確的是 A．甲乙兩船到達對岸的時間不同 B．兩船可能在未到達對岸前相遇 C．甲船也在A點靠岸 D．甲船在A點右側靠岸 5．（2010年上海卷）12．降落傘在勻速下落過程中遇到水平方向吹來的風，若風速越大，則降落傘 A．下落的時間越短 B．下落的時間越長 C．落地時速度越小 D．落地時速度越大 x/cm y/cm R O v0 6．（2011年四川卷）22.（17分）（1）（7分） 某研究性學習小組進行了如下實驗：如圖所示，在一端封閉的光滑細玻璃管中注滿清水，水中放一個紅蠟做成的小圓柱體R。將玻璃管的開口端用膠塞

14、塞緊后豎直倒置且與y軸重合，在R從坐標原點以速度v=3cm/s勻速上浮的同時，玻璃管沿x軸正方向做初速為零的勻加速直線運動。同學們測出某時刻R的坐標為（4，6）,此時R的速度大小為 cm/s，R在上升過程中運動軌跡的示意圖是 。（R視為質點） A B C D x y O x y O x y O x y O 7．（2013年江蘇卷）如圖所示，從地面上同一位置拋出兩小球A、B，分別落在地面上的M、N點，

15、兩球運動的最大高度相同。 空氣阻力不計，則 A．B的加速度比A的大 B．B的飛行時間比A的長 C．B在最高點的速度比A在最高點的大 D．B在落地時的速度比A在落地時的大 1【答案】ACD 2【答案】 3【答案】（1）v0 （2） 【解析】(2) 由 聯(lián)立得： 4【答案】C 5【答案】D 【解析】根據運動的獨立性，豎直方向的運動不受水平風的影響，故下落的時間不變；根據，若風速越大，越大，則降落傘落地時速度越大；選項D正確。 6【答案】5 D 【解析】運動時間，所以水平方向平均速度為，瞬時速度為，由速度合成知此刻R的速度大小為5cm/s,由曲線運動條件知道D正確。 7【答案】ＣＤ 四．好題收集（請同學們把自己遇到的與這一節(jié)內容相關的經典好題整理收集于此欄） 第8頁 共8頁