2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第4章 第1講 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解.doc

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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第4章 第1講 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 考　綱　點(diǎn)　擊 備　考　指　南 1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解Ⅱ 1.全方位理解運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法及運(yùn)動(dòng)的合成與分解在實(shí)際問題中的應(yīng)用． 2.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其研究方法、圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、線速度及加速度是近年高考的熱點(diǎn)，且多數(shù)與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能結(jié)合的綜合類試題． 3.萬有引力定律在天體中的應(yīng)用，如分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、計(jì)算天體的質(zhì)量和密度等，是高考必考內(nèi)容．以天體問題為背景的信息給予題，更是受專家的青睞．高考中一般以選擇題的形式呈 4.從命題趨勢(shì)上看，對(duì)本部分內(nèi)容的考查仍將延續(xù)與生產(chǎn)、生活以及科技航天相結(jié)合，形成新情景的物理題. 2.拋體運(yùn)動(dòng)Ⅱ 3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)、角速度、線速度、向心加速度　　Ⅰ 4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Ⅱ 5.離心現(xiàn)象Ⅰ 6.萬有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ 7.環(huán)繞速度Ⅱ 8.第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ 9.經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀Ⅰ 2．運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向時(shí)刻在改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)． 3．曲線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)動(dòng)力學(xué)角度：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 (2)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：物體的加速度方向與速度方向不在同一條直線上． (1)曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度大小一定發(fā)生變化．() (2)曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度一定是變化的．() (3)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)．(√) 知識(shí)二　運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1．基本概念 分運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng) 2．分解原則：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解，也可用正交分解． 3．遵循規(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平行四邊形定則． 4．合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 等時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等，即同時(shí)開始，同時(shí)進(jìn)行，同時(shí)停止． 獨(dú)立性：一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)，各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，不受其他運(yùn)動(dòng)的影響． 等效性：各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來與合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有完全相同的效果． (1)合運(yùn)動(dòng)的速度一定比每一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度都大．() (2)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定與它們合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等．(√) (3)只要兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)．() 1．下面說法中正確的是(　　) A．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向必定變化 B．速度變化的運(yùn)動(dòng)必定是曲線運(yùn)動(dòng) C．加速度恒定的運(yùn)動(dòng)不可能是曲線運(yùn)動(dòng) D．加速度變化的運(yùn)動(dòng)必定是曲線運(yùn)動(dòng) 【解析】　做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度大小不一定變化，但速度方向必定變化，A項(xiàng)正確．速度變化的運(yùn)動(dòng)可能是速度大小在變，也可能是速度方向在變化，不一定是曲線運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤．加速度恒定的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤．加速度變化的運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng)，也可能是曲線運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　A 2．質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，則在這段時(shí)間內(nèi)(　　) A．速度一定不斷改變，加速度也一定不斷改變 B．速度一定不斷改變，加速度可以不變 C．速度可以不變，加速度一定不斷地改變 D．速度可以不變，加速度也可以不變 【解析】　做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向不斷改變，加速度可以不變，如平拋運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 3．質(zhì)點(diǎn)在某一平面內(nèi)沿曲線由P運(yùn)動(dòng)到Q，如果用v、a、F分別表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中的速度、加速度和受到的合外力．則下列選項(xiàng)中可能正確的是(　　) 【解析】　曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿軌跡的切線方向，其加速度或合外力跟速度有一定夾角，且指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，只有選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 4．(xx上海高考)降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風(fēng)，若風(fēng)速越大，則降落傘(　　) A．下落的時(shí)間越短　　　　　 B．下落的時(shí)間越長 C．落地時(shí)速度越小 D．落地時(shí)速度越大 【解析】　風(fēng)沿水平方向吹，不影響豎直速度，故下落時(shí)間不變，A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)．風(fēng)速越大時(shí)合速度越大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤D項(xiàng)正確． 【答案】　D 5．(xx江蘇高考)在無風(fēng)的情況下，跳傘運(yùn)動(dòng)員從水平飛行的飛機(jī)上跳傘，下落過程中受到空氣阻力．下列描繪下落速度的水平分量大小vx、豎直分量大小vy與時(shí)間t的圖象，可能正確的是(　　) 【解析】　跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中受到重力，其大小不變且方向豎直向下，還受到空氣阻力，其始終與速度反向，大小隨速度的增大而增大，反之則減?。谒椒较蛏?，運(yùn)動(dòng)員受到的合力是空氣阻力在水平方向上的分力，故可知運(yùn)動(dòng)員在水平方向上做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)．在豎直方向上運(yùn)動(dòng)員在重力與空氣阻力的共同作用下先做加速度減小的加速度運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)．由以上分析結(jié)合v－t圖象的性質(zhì)可知只有B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 考點(diǎn)一 [24]　物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及軌跡分析 一、條件 1．因?yàn)樗俣葧r(shí)刻在變，所以一定存在加速度． 2．物體受到的合外力與初速度不共線． 二、合外力方向與軌跡的關(guān)系 物體做曲線運(yùn)動(dòng)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，合外力方向指向曲線的“凹”側(cè)． 三、速率變化情況判斷 1．當(dāng)合外力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí)，物體的速率增大． 2．當(dāng)合外力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí)，物體的速率減小． 3．當(dāng)合外力方向與速度方向垂直時(shí)，物體的速率不變． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　質(zhì)點(diǎn)僅在恒力F的作用下，由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的軌跡如圖4－1－1所示，在A點(diǎn)時(shí)速度的方向與x軸平行，則恒力F的方向可能沿(　　) 圖4－1－1 A．x軸正方向　　　　　　 B．x軸負(fù)方向 C．y軸正方向 D．y軸負(fù)方向 【審題指導(dǎo)】(1)觀察曲線走向及O、A兩點(diǎn)速度方向． (2)恒力F的方向不可能與v的方向相同． 【解析】　質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)速度的方向與x軸平行則質(zhì)點(diǎn)的初速度沿y軸正方向的分速度到A點(diǎn)時(shí)減為零，說明質(zhì)點(diǎn)受的恒力F有沿y軸負(fù)方向的分量，故選項(xiàng)D對(duì)． 【答案】　D ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　一物體由靜止開始自由下落，一小段時(shí)間后突然受一恒定水平向右的風(fēng)力的影響，但著地前一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)力突然停止，則其運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是(　　) 【解析】　當(dāng)有水平向右的風(fēng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水平向右的加速度，軌跡向右彎曲，風(fēng)力停止時(shí)，合力向下．且軌跡不能急折，故C項(xiàng)正確． 【答案】　C (1)合外力或加速度指向軌跡的“凹”(內(nèi))側(cè)． (2)曲線的軌跡不會(huì)出現(xiàn)急折，只能平滑變化，且與速度方向相切．第四章　曲線運(yùn)動(dòng)　萬有引力與航天 考點(diǎn)二 [25]　運(yùn)動(dòng)的合成及性質(zhì) 一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)算法則 運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解，由于它們均是矢量，故合成與分解都遵循平行四邊形定則． 二、合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)判斷 ——————[1個(gè)示范例]—————— 　一質(zhì)量為2 kg的物體在如圖4－1－2甲所示的xOy平面上運(yùn)動(dòng)，在x軸方向上的v－t圖象和在y軸方向上的s－t圖象分別如圖乙、丙所示，下列說法正確的是(　　) 圖4－1－2 A．前2 s內(nèi)物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B．物體的初速度為8 m/s C．2 s末物體的速度大小為8 m/s D．前2 s內(nèi)物體所受的合外力為16 N 【解析】　物體在x軸方向上做初速度vx＝8 m/s，加速度a＝－4 m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在y軸方向上做速度vy＝－4 m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中AP曲線所示，為一個(gè)拋物線，拋物線的頂點(diǎn)在P處．物體所受合外力恒為8 N(方向?yàn)閤軸負(fù)方向)，初速度大小為＝4(m/s)，方向與合外力方向不在同一條直線上，故物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)，B、D錯(cuò)；2 s末，vx＝0，vy＝－4 m/s，則合速度為－4 m/s，C錯(cuò)． 【答案】　A ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　某日中午12時(shí)整，假若甲艦自某島附近海域A點(diǎn)以16 km/h的速度向正東方向行駛，乙艦自該島附近海域A點(diǎn)的正北18 km處以24 km/h的速度向正南行駛，若海域足夠?qū)?，則當(dāng)日12時(shí)30分時(shí)甲乙兩艦之間的間距對(duì)時(shí)間的變化率是(　　) A．16 km/h　　　　　　　　 B．－24 km/h C．30 km/h D．－1.6 km/h 【解析】　 圖(a) 經(jīng)30分鐘，甲艦向東行駛x＝v1t＝160.5 km＝8 km到C點(diǎn)，乙艦向南行駛y＝v2t＝240.5 km＝12 km到D點(diǎn)，DA＝18 km－12 km＝6 km，故θ＝arctan＝37，如圖(a)．以甲艦為參考系，則乙艦通過D點(diǎn)時(shí)具有向南的速度v2和向西的速度v(v＝v1＝16 km/h)，如圖(b)， 圖(b) 合速度產(chǎn)生兩個(gè)效果：改變兩艦間距離(DC方向)和使乙艦繞參考系(甲艦)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(垂直DC方向)．甲乙兩艦間距對(duì)時(shí)間的變化率即為此時(shí)刻沿DC方向的相對(duì)瞬時(shí)速度，即＝v，且以s增大為正方向，由圖(b)得，v＝vcos 37－v2sin 37＝160.8 km/h－240.6 km/h＝－1.6 km/h，負(fù)值表示此時(shí)兩艦間距正在減小，D項(xiàng)正確． 【答案】　D 　相對(duì)速度則是指兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度本互不相關(guān)，但在選擇其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體為參考系時(shí)，另一個(gè)物體相對(duì)參考系的速度．如本題中乙艦相對(duì)甲艦(參考系)的速度即為相對(duì)速度，當(dāng)選定甲艦為參考系時(shí)，乙艦除具有速度v2以外，還具有與甲艦(參考系)速度v1等大反向的速度v(一定要記得反向)，相對(duì)速度即v2與v的矢量和． 考點(diǎn)三 [26]　繩(桿)端的關(guān)聯(lián)速度分解問題 一、關(guān)聯(lián)速度特點(diǎn) 對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與繩、桿不共線的物體進(jìn)行速度分解，兩物體沿繩、桿方向的速度分量相等，如圖4－1－3所示． 圖4－1－3 二、思路與方法 合運(yùn)動(dòng)→物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度 分運(yùn)動(dòng)→ 方法：遵循平行四邊形定則． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　如圖4－1－4所示，一人站在岸上，利用繩和定滑輪拉船靠岸，在某一時(shí)刻繩的速度為v，繩AO段與水平面的夾角為θ，OB段與水平面的夾角為α.不計(jì)摩擦和輪的質(zhì)量，則此時(shí)小船的速度多大？ 圖4－1－4 【解析】　 小船的運(yùn)動(dòng)引起了繩子的收縮以及繩子繞定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，所以將小船的運(yùn)動(dòng)分解到繩子收縮的方向和垂直于繩子的方向，分解如圖所示，則由圖可知，vA＝ 【答案】　 解決此類問題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)確定合速度，它應(yīng)是小船的實(shí)際速度； (2)小船的運(yùn)動(dòng)引起了兩個(gè)效果：一是繩子的收縮，二是繩繞滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)．應(yīng)根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分解． ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖4－1－5 (多選)(xx屆天津?qū)嶒?yàn)中學(xué)模擬)如圖4－1－5所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的小環(huán)，小環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑定滑輪與直桿的距離為d.現(xiàn)將小環(huán)從與定滑輪等高的A處由靜止釋放，當(dāng)小環(huán)沿直桿下滑距離也為d時(shí)(圖中B處)，下列說法正確的是(重力加速度為g)(　　) A．小環(huán)剛釋放時(shí)輕繩中的張力一定大于2mg B．小環(huán)到達(dá)B處時(shí)，重物上升的高度約為(－1)d C．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于 D．小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于 【審題指導(dǎo)】(1)由圖示顯示的幾何關(guān)系，可找出重物下落高度． (2)小環(huán)實(shí)際上是沿桿下落，該運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng)，繩的運(yùn)動(dòng)是分運(yùn)動(dòng)． (3)繩子繞過定滑輪與重物相連，所以重物上升速度的大小等于小環(huán)沿繩方向的分速度的大?。? 【解析】　小環(huán)釋放后，v增加，而v1＝vcos θ，v1增大，由此可知小環(huán)剛釋放時(shí)重物具有向上的加速度，故繩中張力一定大于2mg，A項(xiàng)正確；小環(huán)到達(dá)B處時(shí)，繩與直桿間的夾角為45，重物上升的高度h＝(－1)d，B項(xiàng)正確；如圖所示，將小環(huán)速度v進(jìn)行正交分解如圖示，其分速度v1與重物上升的速度大小相等，v1＝vcos 45＝v，所以，小環(huán)在B處的速度與重物上升的速度大小之比等于，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確． 【答案】　ABD 小船渡河模型 一、模型條件 1．物體同時(shí)參與兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)． 2．一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小和方向保持不變，另一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小不變，方向可在一定范圍內(nèi)變化． 二、模型特點(diǎn) 1．船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是水流的運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)． 2．三種速度：v船(船在靜水中的速度)、v水(水的流速)、v合(船的實(shí)際速度)． 3．兩個(gè)極值 (1)過河時(shí)間最短：v船⊥v水，tmin＝. (2)過河位移最?。孩賤合⊥v水(前提v船>v水)，如圖4－1－6甲所示，此時(shí)xmin＝d，船頭指向上游與河岸夾角為α，cos α＝. ②v船⊥v合(前提v船t乙 D．無法確定 【解析】　設(shè)水速為v0，人在靜水中速度為v，對(duì)甲，由O→A，所用時(shí)間t1＝，由A→O所用時(shí)間t2＝，則甲所用時(shí)t甲＝t1＋t2＝＋＝s(1)式；對(duì) 乙，由O→B和由B→O的實(shí)際速度v′＝，故所用時(shí)間t乙＝＝(2)式；兩式相比得＝>1即t甲>t乙，故C正確． 【答案】　C 5．你駕駛一架小型飛機(jī)，需在3.0 h內(nèi)飛抵正南方向距離450 km處的一座機(jī)場(chǎng)．已知有50.0 km/h的西風(fēng)吹來．為了按時(shí)抵達(dá)目的地，你應(yīng)當(dāng)怎樣調(diào)整飛機(jī)的飛行方向和飛行速率？ 【解析】　 如圖．飛機(jī)的合速度為 v＝＝ km/h ＝150 km/h 飛機(jī)的飛行速率 v2＝ ＝ km/h ＝50 km/h 方向西偏角θ tan θ＝＝ θ＝arctan 【答案】　飛行方向?yàn)槟掀鱝rctan 飛行速率為50 km/h