2020版高考物理大一輪復習 第四章 第1講 曲線運動 運動的合成與分解講義（含解析）教科版.docx
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曲線運動 運動的合成與分解 五年高考(全國卷)命題分析 五年常考熱點 五年未考重點 曲線運動的理解 2018 1卷18題 1.曲線運動的理解和特征 2.小船渡河模型 3.繩和桿的牽連問題 4.圓周運動的臨界問題 平拋運動 2018 2017 2015 2014 3卷17題 1卷15題 1卷18題 2卷15題 水平面內的圓周運動 2014 1卷20題 豎直面內的圓周運動的兩類模型問題 2017 2016 2015 2卷14題 2卷16題、3卷20、24題 1卷17題 平拋與圓周運動的多過程問題 2017 2016 2卷17題 2卷25題 開普勒三定律的理解 2017 2卷19題 萬有引力定律的理解和應用 2018 2014 2卷16題 2卷18題 衛(wèi)星運行參量的分析 2018 2017 2016 3卷15題 3卷14題 1卷17題 雙星和多星問題 2018 1卷20題 天體的追及與變軌問題 2015 2014 1卷21題 1卷19題 1.考查方式：本章內容可能單獨考查，特別是萬有引力與航天部分，常以選擇題形式出現(xiàn)；也可能與其他專題相結合，與能量知識綜合考查，以計算題形式出現(xiàn). 2.命題趨勢：本章內容與實際應用和生產、生活、科技相聯(lián)系命題，或與其他專題綜合考查，曲線運動問題由原來的選擇題變?yōu)樵谟嬎泐}中考查，萬有引力與航天仍然以選擇題出現(xiàn)，單獨考查的可能性更大. 第1講 曲線運動 運動的合成與分解 一、曲線運動 1．速度的方向：質點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向． 2．運動的性質：做曲線運動的物體，速度的方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動． 3．運動的條件：物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上或它的加速度方向與速度方向不在同一條直線上． 4．合外力方向與軌跡的關系 物體做曲線運動的軌跡一定夾在合外力方向與速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合外力方向指向軌跡的“凹”側． 自測1 (多選)一質點做曲線運動，它的速度方向和加速度方向的關系是( ) A．質點速度方向時刻在改變 B．質點加速度方向時刻在改變 C．質點速度方向一定與加速度方向相同 D．質點速度方向一定沿曲線的切線方向 答案 AD 自測2 (2018河北省定州中學承智班月考)關于力和運動，下列說法中正確的是( ) A．物體在恒力作用下可能做曲線運動 B．物體在變力作用下不可能做直線運動 C．物體在恒力作用下不可能做曲線運動 D．物體在變力作用下不可能保持速率不變 答案 A 解析 平拋運動就是在恒力作用下的曲線運動．只要變力與速度方向共線，就會做直線運動，所以A正確，B、C錯誤．勻速圓周運動就是在變力作用下保持速率不變的運動，D錯誤． 二、運動的合成與分解 1．遵循的法則 位移、速度、加速度都是矢量，故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則． 2．合運動與分運動的關系 (1)等時性：合運動和分運動經歷的時間相等，即同時開始、同時進行、同時停止． (2)獨立性：一個物體同時參與幾個分運動，各分運動獨立進行，不受其他運動的影響． (3)等效性：各分運動的規(guī)律疊加起來與合運動的規(guī)律有完全相同的效果． 3．運動性質的判斷 4．兩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 自測3 (2018河南省駐馬店市第二次質檢)如圖1所示，在滅火搶救過程中，消防隊員有時要借助消防車上的梯子爬到高處進行救人或滅火作業(yè)．為了節(jié)省救援時間，消防隊員沿梯子勻加速向上運動的同時消防車勻速后退，則關于消防隊員的運動，下列說法正確的是( ) 圖1 A．消防隊員做勻加速直線運動 B．消防隊員做勻變速曲線運動 C．消防隊員做變加速曲線運動 D．消防隊員水平方向的速度保持不變 答案 B 解析 根據運動的合成，知合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上，其合加速度的方向、大小不變，所以消防隊員做勻變速曲線運動，故A、C錯誤，B正確．將消防隊員的運動分解為水平方向和豎直方向，知水平方向上的最終的速度為勻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，因為沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度在變，所以消防隊員水平方向的速度在變，故D錯誤. 命題點一 曲線運動的條件和特征 1．條件 物體受到的合外力方向與速度方向始終不共線． 2．特征 (1)運動學特征：做曲線運動的物體的速度方向時刻發(fā)生變化，即曲線運動一定為變速運動． (2)動力學特征：由于做曲線運動的物體所受合外力一定不為零且和速度方向始終不在同一條直線上(做曲線運動的條件)．合外力在垂直于速度方向上的分力改變物體速度的方向，合外力在沿速度方向上的分力改變物體速度的大?。? (3)軌跡特征：曲線運動的軌跡始終夾在合外力的方向與速度的方向之間，而且向合外力的一側彎曲． (4)能量特征：如果物體所受的合外力始終和物體的速度垂直，則合外力對物體不做功，物體的動能不變；若合外力不與物體的速度方向垂直，則合外力對物體做功，物體的動能發(fā)生變化． 例1 (2018山東省泰安市上學期期中) 一質點做勻速直線運動，現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變．則該質點( ) A．不可能做勻變速運動 B．速度的大小保持不變 C．速度的方向總是與該恒力的方向垂直 D．任意相等時間內速度的變化量總相同 答案 D 解析 施加的恒力即為質點的合力，所以做勻變速運動，若該恒力的方向與速度方向的夾角不為90，則速度大小一定變化，A、B錯誤；速度的方向與恒力的方向的夾角多樣化，不一定總垂直，C錯誤；由于做勻變速運動，即加速度恒定，所以根據Δv＝aΔt可知任意相等時間內速度的變化量總相同，D正確． 變式1 (2018湖北省黃岡市質檢)如圖2是碼頭的旋臂式起重機，當起重機旋臂水平向右保持靜止時，吊著貨物的天車沿旋臂向右勻速行駛，同時天車又使貨物沿豎直方向先做勻加速運動，后做勻減速運動．該過程中貨物的運動軌跡可能是下圖中的( ) 圖2 答案 C 解析 貨物在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上先做勻加速運動，后做勻減速運動，根據平行四邊形定則，知合速度的方向與合加速度的方向不在同一條直線上，軌跡為曲線，貨物的加速度先向上后向下，因為加速度的方向大致指向軌跡的凹側，故C正確． 命題點二 運動的合成與分解 1．分析運動的合成與分解問題時，一般情況下按運動效果進行分解． 2．要注意分析物體在兩個方向上的受力及運動規(guī)律，分別在兩個方向上列式求解． 3．兩個方向上的分運動具有等時性，這常是處理運動分解問題的關鍵點． 例2 (多選)(2018廣東省韶關市質檢)在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運動，同時人頂著直桿以速度v0水平勻速前進，經過時間t，猴子沿桿向上移動的高度為h，人頂桿沿水平地面移動的距離為x，如圖3所示．關于猴子的運動情況，下列說法中正確的是( ) 圖3 A．相對地面的運動軌跡為直線 B．相對地面做勻加速曲線運動 C．t時刻猴子對地速度的大小為v0＋at D．t時間內猴子對地的位移大小為 答案 BD 解析 猴子在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做初速度為0的勻加速直線運動，合速度與合加速度不在同一條直線上，所以猴子運動的軌跡為曲線，故A錯誤．猴子在水平方向上的加速度為0，在豎直方向上有恒定的加速度，根據運動的合成，知猴子做曲線運動的加速度不變，做勻變速曲線運動，故B正確．t時刻猴子在水平方向上的速度為v0，在豎直方向上的分速度為at，所以合速度v＝，故C錯誤．在t時間內猴子在水平方向和豎直方向上的位移分別為x和h，根據運動的合成，知合位移大小為，故D正確． 變式2 (2019福建省廈門市調研)如圖4所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向運動，帆船以速度v朝正北方向航行，以帆板為參照物( ) 圖4 A．帆船朝正東方向航行，速度大小為v B．帆船朝正西方向航行，速度大小為v C．帆船朝南偏東45方向航行，速度大小為v D．帆船朝北偏東45方向航行，速度大小為v 答案 D 解析 以帆板為參照物，帆船具有正東方向的速度v和正北方向的速度v，所以帆船相對帆板的速度v相對＝v，方向為北偏東45，D正確． 命題點三 小船渡河模型 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：船在靜水中的速度v船、水的流速v水、船的實際速度v. 3．兩類問題、三種情景 渡河時間最短 當船頭方向垂直河岸時，渡河時間最短，最短時間tmin＝ 渡河位移最短 如果v船>v水，當船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cosθ＝v水時，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河寬d 如果v船
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