内容正文:
第17课时 曲线运动 运动的合成与分解
考点一 曲线运动的条件和特征
1.速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的 。
2.曲线运动的性质: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 运动。
(1)a恒定: 运动;(2)a变化:非匀变速曲线运动。
切线方向
变速
匀变速曲线
3.做曲线运动的条件
4.速率变化的判断
典例1 假设探月卫星在离开地面飞向太空时,沿曲线从M点向N点飞行的过程中,速度逐渐减小。在此过程中探月卫星所受合力方向可能是下列图中的( )
C
考点二 运动的合成与分解
1.概念
(1)合运动与分运动:如果一个物体同时参与几个运动,那么物体实际发生的运动就叫作那几个运动的 。那几个运动就叫作这个实际运动的 。
(2)运动的合成:已知 求合运动。包括位移、速度和加速度的合成。
(3)运动的分解:已知 求分运动。解题时应按实际效果分解或正交分解。
2.分解原则:根据运动的 分解,也可采用 。
合运动
分运动
分运动
合运动
实际效果
正交分解
3.遵循的规律:位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循
定则。
4.合运动和分运动的关系
等时性 各分运动经历的时间与合运动经历的 相等
独立性 一个物体同时参与几个分运动,各分运动 进行,不受其他分运动的影响
等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果
同体性 各分运动与合运动是 物体的运动
平行四边形
时间
独立
同一个
考向1 合运动性质的判断
典例2 如图所示为小球从水平向右的横风区正上方自由下落的闪光照片。除横风区外,其他位置的空气作用力可忽略不计。
则小球( )
A.在横风区水平方向做匀速运动
B.在横风区加速度方向竖直向下
C.从横风区飞出后做匀变速直线运动
D.从横风区飞出后做匀变速曲线运动
D
考向2 分运动和合运动的计算
典例3 质量为2 kg的质点在xOy平面上做曲线运动,在x方向的速度图像和y方向的位移图像如图所示,下列说法不正确的是( )
A.质点的初速度为5 m/s
B.质点所受的合外力为3 N,做匀加速曲线运动
C.2 s末质点速度大小为6 m/s
D.2 s内质点的位移大小约为12 m
C
考点三 小船渡河问题
1.模型构建
(1)船的实际运动:是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。
(2)三种速度:船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v合。
(3)两种渡河方式
方式 图示 说明
渡河
时间
最短 当船头垂直河岸时,渡河时间最短,最短时间tmin=
渡河
位移
最短
当v水<v船时,如果满足v水-v船cos θ=0,渡河位移最短,xmin=d
当v水>v船时,如果船头方向(即v船方向)与合速度方向垂直,渡河位移最短,最短渡河位移为xmin=
2.思维流程
典例4 某河面宽度为60 m,有一小船船头沿垂直于河岸方向渡河,已知船在静水中的速度大小为4 m/s,河水流速为3 m/s,下列说法正确的是( )
A.小船渡河的时间为20 s
B.小船渡河的实际速度为5 m/s
C.小船可以到达河正对岸
D.到达河对岸时,小船的位移大小为60 m
B
考点四 关联速度问题
1.模型构建
(1)特点:绳(杆)拉物体或物体拉绳(杆),以及两物体通过绳(杆)相连,物体运动方向与绳(杆)不在一条直线上,求解运动过程中它们的速度关系,都属于该模型。
(2)分析
合运动→绳拉物体的实际运动速度v
分运动→
2.思路流程
考向1 绳端速度分解模型
典例5 在没有起重机的年代,建筑工人可以利用如图所示的装置把建筑材料送到高处,则( )
A.当绳与水平方向成θ时,vA=vBcos θ
B.当物块B匀速上升时,小车向左加速运动
C.当小车匀速向左运动时,绳对B的拉力大于B对绳的拉力
D.当小车匀速向左运动时,物块B向上加速运动
D
解析 当绳与水平方向成θ时,将A的速度分解为沿细绳方向的速度和垂直细绳方向的速度,则vB=vAcos θ,选项A错误;当物块B匀速上升时,θ减小,cos θ增大,则vA减小,即小车向左减速运动,选项B错误;绳对B的拉力与B对绳的拉力是相互作用力,总是等大反向,选项C错误;当小车匀速向左运动时,根据vB=vAcos θ,θ减小,vB变大,即B加速上升,选项D正确。故选D。
考向2 杆端速度分解模型
典例6 如图所示,一轻杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点)。将其放在一个直角形光滑槽中,已知当轻杆与槽左壁成α角时,B球沿槽上滑的速度为vB,则此时A球的速度vA的大小为( )
A.vB B.
C.vBcot α D.vBtan α
D
考向3 接触面速度分解模型
典例7 如图所示,长为L的轻杆OA的O端用铰链固定,轻杆靠在半径为R的半圆柱体上,接触点为B,某时刻杆与水平方向的夹角为θ,半圆柱体向右运动的速度为v,此时A点的速度大小为( )
A. B.
C. D.
A
解析 速度v在B点可分解为如图所示情况
则根据几何知识有
vB=vsin θ,OB=
则此时杆转动的角速度为
ω=
此时A点的速度大小为
vA=ωL=L=
故选A。
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