内容正文:
第 四 章 曲线运动 万有引力与航天
第1讲 曲线运动 运动的合成与分解
一、曲线运动
1.速度的方向:质点在某一点的速度方向沿曲线上这一点的切线方向。
2.运动性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动。
3.曲线运动的条件
(1)运动学角度:物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上。
(2)动力学角度:物体的合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上。
二、运动的合成与分解
1.分运动和合运动
一个物体同时参与几个运动,参与的这几个运动都是分运动,物体的实际运动就是合运动。
2.运动的合成
已知分运动求合运动,叫作运动的合成。
(1)同一条直线上的两分运动的合成:同向相加,反向相减。
(2)不在同一条直线上的两分运动合成时,遵循平行四边形定则。
3.运动的分解
已知合运动求分运动,叫作运动的分解。
(1)运动的分解是运动的合成的逆过程。
(2)分解方法:根据运动的实际效果分解或正交分解。
(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。)
1.曲线运动一定是变速运动。(√)
2.做曲线运动的物体受到的合外力一定是变化的。(×)
3.只要两分运动是直线运动,合运动一定是直线运动。(×)
4.两分运动的时间一定与它们合运动的时间相等。(√)
5.合速度一定比分速度大。(×)
1.(曲线运动的性质)做曲线运动的物体( )
A.速度一定改变
B.动能一定改变
C.加速度一定改变
D.机械能一定改变
解析 物体做曲线运动时速度的方向一定变化,速度的大小不一定变化,A项正确;而动能是标量,大小与速度的平方成正比,与速度的方向无关,B项错误;若物体运动中所受合外力是恒力,则加速度不变,如平抛运动,C项错误;除重力外若物体不受其他外力或其他外力不做功,则其机械能不变,D项错误。
答案 A
2.(曲线运动的条件)如图所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方A处或旁边B处放一块磁铁,下列关于小球运动的说法正确的是( )
A.磁铁放在A处时,小铁球做匀速直线运动
B.磁铁放在A处时,小铁球做匀加速直线运动
C.磁铁放在B处时,小铁球做匀速圆周运动
D.磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动
解析 磁铁放在A处时,小铁球受力与速度共线,但为变力,所以小铁球做变加速直线运动,A、B两项错误;磁铁放在B处时,小铁球受力与速度不共线,做变加速曲线运动,C项错误,D项正确。
答案 D
3.(运动的合成与分解)如图所示,竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水,内有一个红蜡块能在水中匀速上浮。在红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时,使玻璃管以速度v水平向右匀速运动。红蜡块由管口上升到顶端,所需时间为t,相对地面通过的路程为L。则下列说法正确的是( )
A.v增大时,L减小
B.v增大时,L增大
C.v增大时,t减小
D.v增大时,t增大
解析 由合运动与分运动的等时性知,红蜡块沿管上升的高度和速度不变,运动所需时间t不变,管匀速运动的速度越大,则合速度越大,合位移越大,相对地面通过的路程L越大,B项正确。
答案 B
考点 物体做曲线运动的条件和轨迹分析
考|点|微|探
1.运动轨迹的判断
(1)若物体所受合外力方向与速度方向在同一直线上,则物体做直线运动。
(2)若物体所受合外力方向与速度方向不在同一直线上,则物体做曲线运动。
2.合力方向与速率变化的关系
【典例1】 如图所示,一质点在一恒力作用下做曲线运动,从M点运动到N点时,质点的速度方向恰好改变了90°。在此过程中,质点的动能( )
A.不断增大
B.不断减小
C.先减小后增大
D.先增大后减小
解析 质点受恒力F作用,M点的速度方向竖直向上,N点速度方向水平向右,所以F的方向斜向右下,与初速度方向的夹角为钝角,因此恒力F先做负功。恒力与速度方向夹角不断减小,当夹角为锐角时,恒力做正功。因此动能先减小后增大,C项正确。
答案 C
题|组|冲|关
1.(多选)一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用时,由静止开始运动,若运动过程中保持二力方向不变,但F1突然增大到F1+ΔF,则质点以后( )
A.一定做匀变速曲线运动
B.在相等时间内速度的变化一定相等
C.可能做匀速直线运动
D.可能做变加速曲线运动
解析 F1、F2为恒力,物体从静止开始做匀加速直线运动,F1突变后仍为恒力,合力仍为恒力,但合力的方向与速度方向不再共线,所以物体将做匀变速曲线运动,故A项正确;由加速度的定义a=eq \f(Δv,Δt)知,在相等时间Δt内Δv=aΔt必相等,故B项正确;做匀速直线运动的条件是F合=0,所以物体不可能做匀速直线运动,故C项错误;由于F1突变后,F1+ΔF和F2的合力仍为恒力,故加速度不可能变化,故D