曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成和分解市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第四章曲線運(yùn)動(dòng)

萬有引力與航天第1頁-2-第2頁-3-第3頁第1節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)合成與分解第4頁-5-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療一、曲線運(yùn)動(dòng)1.速度方向質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)速度方向,是沿曲線在這一點(diǎn)切線方向

。

2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)做曲線運(yùn)動(dòng)物體,速度方向

時(shí)刻在改變,所以曲線運(yùn)動(dòng)是變速

運(yùn)動(dòng)。

3.做曲線運(yùn)動(dòng)條件第5頁-6-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療4.協(xié)力方向與軌跡關(guān)系物體做曲線運(yùn)動(dòng)軌跡一定夾在協(xié)力方向和速度方向之間,速度方向與軌跡相切,協(xié)力方向指向曲線“凹”側(cè)

。

二、運(yùn)動(dòng)合成與分解1.基本概念(1)運(yùn)動(dòng)合成:已知分運(yùn)動(dòng)

求合運(yùn)動(dòng)。

(2)運(yùn)動(dòng)分解:已知合運(yùn)動(dòng)

求分運(yùn)動(dòng)。

2.分解標(biāo)準(zhǔn)既可依據(jù)運(yùn)動(dòng)實(shí)際效果

分解,也可采取正交分解

。

3.遵照規(guī)律位移、速度、加速度都是矢量,故它們合成與分解都遵照平行四邊形定則

。

第6頁-7-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療小文同學(xué)在探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)條件時(shí),將一條形磁鐵放在桌面不一樣位置,讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0開始運(yùn)動(dòng)后,得到不一樣軌跡,如圖a、b、c、d為四條運(yùn)動(dòng)軌跡。磁鐵放在位置A時(shí),小鋼珠運(yùn)動(dòng)軌跡是b

(填軌跡字母代號),磁鐵放在位置B時(shí),小鋼珠運(yùn)動(dòng)軌跡是c

(填軌跡字母代號)。試驗(yàn)表明,當(dāng)物體所受合外力方向跟它速度方向不在

(選填“在”或“不在”)同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。

第7頁-8-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療提醒：因?yàn)榇盆F對小鋼珠只能提供引力F,磁鐵在A處時(shí),F與v0同向,小鋼珠做變加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡為b;當(dāng)磁鐵放在B處時(shí),F與v0不在同一直線上,引力指向運(yùn)動(dòng)軌跡凹側(cè),運(yùn)動(dòng)軌跡為c。當(dāng)合外力方向與速度方向不在同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。第8頁-9-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療1.(多項(xiàng)選擇)關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)物體,以下說法中正確是(

)A.它所受合外力一定不為零B.它所受合外力一定是變力C.其速度能夠保持不變D.其速度大小能夠保持不變答案解析解析關(guān)閉物體做曲線運(yùn)動(dòng),其速度方向一定改變,故物體加速度一定不為零,合外力也一定不為零,若合外力與速度一直垂直,速度大小能夠保持不變,故A、D正確,B、C錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉AD第9頁-10-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療2.如圖所表示,汽車在一段彎曲水平路面上行駛,關(guān)于它受水平方向作用力示意圖,可能正確是(圖中F為牽引力,Ff為汽車行駛時(shí)所受阻力)(

)答案解析解析關(guān)閉協(xié)力指向軌跡凹側(cè),摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反,選項(xiàng)C正確。答案解析關(guān)閉C第10頁-11-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療3.光滑平面上一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)以速度v經(jīng)過原點(diǎn)O,v與x軸正方向成α角,如圖所表示。與此同時(shí)對質(zhì)點(diǎn)加上沿x軸正方向恒力Fx和沿y軸正方向恒力Fy,則(

)A.因?yàn)橛蠪x,質(zhì)點(diǎn)一定做曲線運(yùn)動(dòng)B.假如Fy>Fx,質(zhì)點(diǎn)向y軸一側(cè)做曲線運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)不可能做直線運(yùn)動(dòng)答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第11頁-12-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療4.如圖所表示,某登陸艦船頭垂直海岸從A點(diǎn)出發(fā),分別沿路徑AB、AC在演練島嶼B、C兩點(diǎn)登陸。已知登陸艦在靜水中速度恒定且大于水速,則以下說法正確是(

)A.沿AC航行所用時(shí)間較長B.沿AC航行時(shí)水速較大C.兩次實(shí)際航速大小相等D.不論船頭方向怎樣,登陸艦都無法在A點(diǎn)正對岸登陸答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第12頁-13-基礎(chǔ)扎實(shí)自我診療5.某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度在x、y方向分量vx、vy與時(shí)間關(guān)系如圖所表示,已知x、y方向相互垂直,則4s末該質(zhì)點(diǎn)速度和位移大小各是多少?答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第13頁-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三物體做曲線運(yùn)動(dòng)條件及軌跡分析(自主悟透)1.協(xié)力方向與軌跡關(guān)系無力不拐彎,拐彎必有力。曲線運(yùn)動(dòng)軌跡一直夾在協(xié)力方向與速度方向之間,而且向協(xié)力方向彎曲,或者說協(xié)力方向總是指向軌跡“凹”側(cè)。2.協(xié)力方向與速率改變關(guān)系(1)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向夾角為銳角時(shí),物體速率增大。(2)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向夾角為鈍角時(shí),物體速率減小。(3)當(dāng)協(xié)力方向與速度方向垂直時(shí),物體速率不變。第14頁-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三突破訓(xùn)練1.(·江蘇宿遷檢測)春節(jié)期間人們放飛孔明燈表示對新年祝福,如圖甲所表示,孔明燈在豎直O(jiān)y方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),在水平Ox方向上做勻速運(yùn)動(dòng),則孔明燈運(yùn)動(dòng)軌跡可能為圖乙中(

)A.直線OA

B.曲線OB

C.曲線OC

D.曲線OD答案解析解析關(guān)閉孔明燈在豎直O(jiān)y方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),則合外力沿Oy方向,在水平Ox方向上做勻速運(yùn)動(dòng),則此方向上協(xié)力為零,所以合運(yùn)動(dòng)加速度方向沿Oy方向,但合速度方向不沿Oy方向,故孔明燈做曲線運(yùn)動(dòng),結(jié)合協(xié)力指向軌跡內(nèi)側(cè)可知軌跡可能為曲線OD,故選項(xiàng)D正確。答案解析關(guān)閉D第15頁-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.右圖是物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。已知物體在B點(diǎn)加速度方向與速度方向垂直,則以下說法中正確是(

)A.C點(diǎn)速率小于B點(diǎn)速率B.A點(diǎn)加速度比C點(diǎn)加速度大C.C點(diǎn)速率大于B點(diǎn)速率D.從A點(diǎn)到C點(diǎn)加速度與速度夾角先增大后減小,速率是先減小后增大答案解析解析關(guān)閉物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),從B點(diǎn)到C點(diǎn)加速度方向與速度方向夾角小于90°,所以,在C點(diǎn)速率比在B點(diǎn)速率大,故A錯(cuò)誤,C正確;物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),則加速度大小和方向不變,所以質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)加速度與在A點(diǎn)相同,故B錯(cuò)誤;若物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)整個(gè)過程中,物體運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好相互垂直,則有在A點(diǎn)速度與加速度方向夾角大于90°,在C點(diǎn)加速度方向與速度方向夾角小于90°,故D錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉C第16頁-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)協(xié)力、速度、軌跡之間關(guān)系做曲線運(yùn)動(dòng)物體,其速度方向與運(yùn)動(dòng)軌跡相切,所受協(xié)力方向與速度方向不在同一條直線上,協(xié)力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài),據(jù)此能夠判斷:(1)已知運(yùn)動(dòng)軌跡,能夠判斷協(xié)力方向大致在軌跡包圍區(qū)間(凹側(cè)),如圖所表示。在電場中,經(jīng)常依據(jù)這一規(guī)律確定帶電粒子所受電場力方向,進(jìn)而分析粒子電性或電場強(qiáng)度方向。(2)運(yùn)動(dòng)軌跡在速度方向與協(xié)力方向所夾區(qū)間,依據(jù)受力方向和速度方向能夠大致判斷軌跡彎曲方向。第17頁-18-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三運(yùn)動(dòng)合成與分解及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析(師生共研)1.合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)關(guān)系(1)等時(shí)性:各個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開始,同時(shí)結(jié)束,經(jīng)歷時(shí)間相等(不一樣時(shí)段運(yùn)動(dòng)不能合成)。(2)獨(dú)立性:一個(gè)物體同時(shí)參加幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí),各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,互不影響。(3)等效性:各分運(yùn)動(dòng)疊加起來與合運(yùn)動(dòng)有完全相同效果。(4)同一性:各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是指同一物體參加分運(yùn)動(dòng)和實(shí)際發(fā)生運(yùn)動(dòng),不能是幾個(gè)不一樣物體發(fā)生不一樣運(yùn)動(dòng)。第18頁-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷

加速度(或合外力)為0:勻速直線運(yùn)動(dòng)

第19頁-20-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三3.兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷詳細(xì)方法:看合初速度方向與合加速度(或合外力)方向是否共線。規(guī)律以下:第20頁-21-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例1(多項(xiàng)選擇)跳傘演出是人們喜歡觀賞性體育項(xiàng)目,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從直升機(jī)上由靜止跳下后,在下落過程中將會(huì)受到水平風(fēng)力影響。以下說法中正確是(

)A.風(fēng)力越大,運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)間越長,運(yùn)動(dòng)員可完成更多動(dòng)作B.風(fēng)力越大,運(yùn)動(dòng)員著地速度越大,有可能對運(yùn)動(dòng)員造成傷害C.運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)間與風(fēng)力無關(guān)D.運(yùn)動(dòng)員著地速度與風(fēng)力無關(guān)答案解析解析關(guān)閉水平風(fēng)力不會(huì)影響豎直方向運(yùn)動(dòng),所以運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)間與風(fēng)力無關(guān),A錯(cuò)誤,C正確;運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)豎直方向速度是確定,水平風(fēng)力越大,落地時(shí)水平分速度越大,運(yùn)動(dòng)員著地時(shí)合速度越大,有可能對運(yùn)動(dòng)員造成傷害,B正確,D錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉BC第21頁-22-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例2如圖所表示,從廣州飛往上海波音737客機(jī)于早晨10點(diǎn)抵達(dá)上海浦東機(jī)場。若飛機(jī)在降落開始時(shí)水平分速度為60m/s,豎直分速度為6m/s,已知飛機(jī)在水平方向做加速度大小等于2m/s2勻減速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向做加速度大小等于0.2m/s2勻減速直線運(yùn)動(dòng),則飛機(jī)落地之前(

)A.飛機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線B.經(jīng)20s飛機(jī)水平方向分速度與豎直方向分速度大小相等C.在第20s內(nèi),飛機(jī)在水平方向分位移與豎直方向分位移大小相等D.飛機(jī)在第20s內(nèi),水平方向平均速度為21m/s答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第22頁-23-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)“化曲為直”思想在運(yùn)動(dòng)合成與分解中應(yīng)用1.分析運(yùn)動(dòng)合成與分解問題時(shí),要注意運(yùn)動(dòng)分解方向,普通情況下按運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行分解。2.要注意分析物體在兩個(gè)方向上受力及運(yùn)動(dòng)規(guī)律,分別在兩個(gè)方向上列式求解。3.兩個(gè)分方向上運(yùn)動(dòng)含有等時(shí)性,這是處理運(yùn)動(dòng)分解問題關(guān)鍵點(diǎn)。第23頁-24-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三突破訓(xùn)練3.(多項(xiàng)選擇)質(zhì)量為2kg質(zhì)點(diǎn)在xOy平面上做曲線運(yùn)動(dòng),其在x方向速度圖像和y方向位移圖像分別如圖所表示,以下說法正確是(

)A.質(zhì)點(diǎn)初速度為5m/sB.質(zhì)點(diǎn)所受合外力為3N,做勻加速曲線運(yùn)動(dòng)C.2s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6m/sD.2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)位移大小約為12m答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第24頁-25-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三4.如圖所表示,小船以大小為v1、方向與上游河岸成θ角速度(在靜水中速度)從A處過河,經(jīng)過時(shí)間t恰好抵達(dá)正對岸B處?，F(xiàn)要使小船在更短時(shí)間內(nèi)過河而且也恰好抵達(dá)正對岸B處,在水流速度不變情況下,可采取以下方法中哪一個(gè)(

)A.只要增大v1大小,無須改變?chǔ)冉荁.只要增大θ角,無須改變v1大小C.在增大v1同時(shí),也必須適當(dāng)增大θ角D.在增大v1同時(shí),也必須適當(dāng)減小θ角答案解析解析關(guān)閉若只增大v1大小,不改變?chǔ)冉?則船在水流方向分速度增大,所以船不可能垂直抵達(dá)對岸,故A錯(cuò)誤;若只增大θ角,不改變v1大小,同理可知,水流方向分速度減小,而垂直河岸分速度增大,船不可能垂直抵達(dá)對岸,故B錯(cuò)誤;若在增大v1同時(shí),也適當(dāng)增大θ角,確保水流方向分速度不變,而垂直河岸分速度增大,則船能垂直抵達(dá)對岸,且時(shí)間更短,故C正確;若增大v1同時(shí),也減小θ角,則水流方向分速度增大,船不能垂直抵達(dá)對岸,故D錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉C第25頁-26-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三繩(桿)端速度分解問題(師生共研)像繩、桿等這些有長度物體,在運(yùn)動(dòng)過程中,其兩端點(diǎn)速度通常是不一樣,但兩端點(diǎn)速度是有聯(lián)絡(luò),稱之為“關(guān)聯(lián)”速度。關(guān)聯(lián)速度關(guān)系——沿桿(或繩)方向速度分量大小相等。分析過程:1.繩子末端運(yùn)動(dòng)速度分解,應(yīng)按運(yùn)動(dòng)實(shí)際效果進(jìn)行。2.速度投影定理:不可伸長桿(或繩),盡管各點(diǎn)速度不一樣,但各點(diǎn)速度沿桿(繩)方向投影相同。第26頁-27-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例3(·福建龍巖月考)如圖所表示,放在傾角θ=15°斜面上物體A與放在水平面上物體B經(jīng)過跨接于定滑輪輕繩連接,在某一瞬間當(dāng)A沿斜面向上速度為v1時(shí),輕繩與斜面夾角α=30°,與水平面夾角β=60°,此時(shí)B沿水平面速度v2為(

)答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第27頁-28-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥將A、B速度進(jìn)行分解,依據(jù)沿繩方向速度大小相等建立關(guān)系,即可求出速度v2。第28頁-29-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例4如圖所表示,長為l直棒一端可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),另一端擱在升降平臺(tái)上,平臺(tái)以速度v勻速上升,當(dāng)棒與豎直方向夾角為α?xí)r,棒角速度為(

)答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第29頁-30-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三方法歸納1.求解繩(桿)端運(yùn)動(dòng)合成與分解問題思路和方法先明確合運(yùn)動(dòng)(物體實(shí)際運(yùn)動(dòng))方向,然后按運(yùn)動(dòng)實(shí)際效果〔一方面有沿繩(桿)方向伸縮效果,其次有使繩(桿)轉(zhuǎn)動(dòng)效果〕確定兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)方向:沿繩(桿)方向分運(yùn)動(dòng)和垂直繩(桿)方向分運(yùn)動(dòng),而沿繩(桿)方向分速度大小相同。第30頁-31-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.常見繩(桿)端運(yùn)動(dòng)合成與分解圖示

第31頁-32-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三突破訓(xùn)練5.如圖所表示,AB桿以恒定角速度繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)套在光滑水平桿OC上質(zhì)量為M小環(huán)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)開始時(shí),AB桿在豎直位置,則小環(huán)M速度將

(

)A.逐步增大

B.先減小后增大C.先增大后減小

D.逐步減小答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第32頁-33-思維激活模型建立典例示范以題說法變式訓(xùn)練小船渡河模型小船渡河是我們常見運(yùn)動(dòng)模型,在分析小船渡河問題時(shí)主要是利用了合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)哪些關(guān)系?提醒：等效性、等時(shí)性和分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性。第33頁-34-思維激活模型建立典例示范以題說法變式訓(xùn)練1.模型特點(diǎn)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)都是勻速直線運(yùn)動(dòng),其中一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小、方向都不變,另一個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度大小不變,研究其速度方向不一樣時(shí)對合運(yùn)動(dòng)影響,這么運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可看作小船渡河模型。2.模型分析(1)船實(shí)際運(yùn)動(dòng)是水流運(yùn)動(dòng)和船相對靜水運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)。(2)三種速度:v1(船在靜水中速度)、v2(水流速度)、v(船實(shí)際速度)。第34頁-35-思維激活模型建立典例示范以題說法變式訓(xùn)練(3)小船渡河兩類問題、三種情景

第35頁-36-思維激活模型建立典例示范以題說法變式訓(xùn)練例題如圖所表示,一艘輪船正在以4m/s

速度沿垂直于河岸方向勻速渡河,河中各處水流速度都相同,其大小為v1=3m/s,行駛中,輪船發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力與船頭朝向方向相同。某時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火,輪船牽引力隨之消失,輪船相對于靜水速度逐步減小,但船頭方向一直未發(fā)生改變。求:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)未熄火時(shí),輪船相對于靜水行駛速度大小;(2)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后,輪船相對于河岸速度最小值。答案解析解析關(guān)閉答案解析關(guān)閉第36頁-37-思維激活模型建立