新教材适用2024版高考物理一轮总复习第4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课件

这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第4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课件，共57页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，年高考·1年模拟，加速度，合外力，匀速直线，匀加速直线，匀减速直线，匀变速曲线等内容，欢迎下载使用。
第1讲　曲线运动　运动的合成与分解
1．速度方向质点在某一点的速度方向，沿曲线上该点的______方向。2．运动性质做曲线运动的物体，速度的______时刻改变，故曲线运动一定是______运动，即必然具有加速度。
注意：速度改变的运动是变速运动；加速度不变的运动是匀变速运动，匀变速运动分为匀变速直线运动和匀变速曲线运动；加速度改变的运动是变加速运动，与速度大小如何改变无关。
3．曲线运动的条件：(1)运动学角度：物体的_________方向跟速度方向不在同一条直线上。(2)动力学角度：物体所受_________的方向跟速度方向不在同一条直线上。
思考：当物体的初速度v0和所受的外力F分别满足下列问题中所给定的条件时，物体的运动情况将会是怎样的？①v0＝0，F＝0。______②v0≠0，F＝0。____________运动③v0≠0，F≠0且恒定，两者方向相同。_______________运动④v0≠0，F≠0且恒定，两者方向相反。_______________运动⑤v0≠0，F≠0且恒定，两者方向不在一条直线上。_______________运动⑥v0≠0，F≠0不恒定，且大小、方向都随着时间变化。____________运动。
1．分运动和合运动的关系(1)等时性、独立性、等效性各分运动与合运动总是同时______，同时______。经历的时间一定______；各分运动是各自_________，不受其他分运动的影响；各分运动的叠加与合运动具有______的效果。(2)合运动的性质是由分运动的性质决定的
2．运动的合成与分解(1)运动的合成由几个分运动求_________。合成的方法是_______________。(2)运动的分解已知合运动求_________，分解时应根据运动的效果确定____________的方向，然后由平行四边形定则确定大小，分解时也可按正交分解法分解，运动的分解与合成是______运算。
思考：如图所示，在军事演习中，飞机常常一边匀加速收拢绳索提升战士，一边沿着水平方向匀速飞行。(1)战士在水平方向上和竖直方向上分别做什么运动？(2)战士的合速度的大小、合位移的大小如何计算？
[答案]　(1)水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动(2)求出分速度、分位移，再利用平行四边形定则求合速度、合位移。
一、堵点疏通1．曲线运动一定是变速运动。( 　　)2．曲线运动的速度大小可能不变。( 　　)3．曲线运动的加速度可以为零。( 　　)4．曲线运动的加速度可以不变。( 　　)5．合运动不一定是物体的实际运动。( 　　)6．合运动的速度一定大于分运动的速度。( 　　)
二、对点激活1．(2022·浙江温州三模)如图所示，甲图是从高空拍摄的北京冬奥会钢架雪车赛道的实景图，乙图是其示意图。比赛时，运动员从起点沿赛道快速向终点滑去，先后经过A、P、B、C、D五点。运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是( 　　)A． A点 B.B点 C ． C点 D.D点
[解析]根据曲线运动某点的速度方向沿着该点的切线方向，由图中可知运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是A点，A正确，BCD错误。
2．(2022·天津河西二模)汽车在水平地面转弯时，坐在车里的小云发现车内挂饰偏离了竖直方向，如图所示。设转弯时汽车所受的合外力为F，关于本次转弯，下列图示可能正确的是( 　　)
[解析]根据图中可知，车内的挂饰偏向了右方，由此可知，汽车正在向左转弯，由于汽车做曲线运动，故合力F指向轨迹的内侧，故A正确，BCD错误。
3．(多选)跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目，如图所示，当运动员从直升飞机上由静止跳下后，在下落过程中将会受到水平风力的影响，下列说法中正确的是( )A．风力越大，运动员下落时间越长，运动员可完成更多的动作B．风力越大，运动员着地速度越大，有可能对运动员造成伤害C．运动员下落时间与风力无关D．运动员着地速度与风力无关
[解析]水平风力不会影响竖直方向的运动，所以运动员下落时间与风力无关，故A错误，C正确；运动员落地时竖直方向的速度是确定的，水平风力越大，落地时水平分速度越大，运动员着地时的合速度越大，有可能对运动员造成伤害，故B正确，D错误。
1．运动类型的判断(1)判断物体是否做匀变速运动，要分析合力是否为恒力。(2)判断物体是否做曲线运动，要分析合力方向是否与速度方向成一定夹角。①当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大；②当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小；③当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。
2．合运动的性质和轨迹的判断合运动的性质和轨迹，由两个分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系决定。(1)根据加速度判定合运动的性质：若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动。(2)根据合加速度的方向与合初速度的方向判定合运动的轨迹：若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上则为直线运动，否则为曲线运动。(3)合力(或合加速度)方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力(或合加速度)方向和速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合力(或合加速度)方向指向曲线的凹侧。
(2023·湖北武汉市高三月考)近年中国军事已经取得很大的发展，特别是中国空军军事实力出现了质的飞跃，直－19和直－20等型号的自主研发直升机大大提高了空军部队的综合作战能力。如图为直升飞机在抢救伤员的情景，飞机水平飞行的同时绳索把伤员提升到飞机上，在此过程中绳索始终保持竖直，不计伤员受到的空气阻力，则下列判断正确的是( 　　)A．飞机水平方向一定做匀速直线运动B．伤员运动的轨迹一定是一条斜线C．飞机螺旋桨产生动力的方向一定竖直向上D．绳索对伤员的拉力大小始终大于伤员的重力
[解析]由于绳子是竖直方向，所以伤员水平方向不受力，水平方向一定做匀速直线运动，水平方向飞机也匀速，A正确；伤员水平方向做匀速直线运动，但竖直方向运动情况不明，所以伤员是直线运动还是曲线运动就不能确定，B错误；螺旋桨产生两个分力，一个竖直方向与重力平衡，一个水平方向与空气阻力平衡，C错误；因竖直方向分运动不明，无法判断所处状态。
两个直线运动的合运动性质的判断
根据合加速度方向与合初速度方向判定合运动是直线运动还是曲线运动，具体分以下几种情况：
〔变式训练1〕　(2023·河北武安市高三阶段练习)如图所示，吊车以v1的速度沿水平直线向右匀速行驶，同时以v2的速度匀速收拢绳索提升物体，下列表述正确的是( 　　)A．物体的实际运动速度为v1＋v2B．在运动过程绳索会向左摆动一定角度C．物体相对地面做曲线运动D．绳索保持竖直状态
1．合运动和分运动的关系(1)等时性：各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历时间相等(不同时的运动不能合成)。(2)独立性：一个物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，互不影响。(3)等效性：各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果。(4)同一性：各分运动与合运动是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动，不能是几个不同物体发生的不同运动。
2．运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵守平行四边形定则。
民族运动会上有一骑射项目如图所示，运动员骑在奔跑的马上，弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1，运动员静止时射出的弓箭速度为v2，跑道离固定目标的最近距离为d。要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短，则( 　　)
[解析]要想命中目标且使箭在空中飞行的时间最短，v2必须垂直于v1，并且v1、v2的合速度方向指向目标，如图所示故箭射到目标的最短
〔变式训练2〕　(2023·辽宁模拟预测)为保障灾民生命财产安全，消防队员利用无人机为灾民配送物资，某次在执行任务时，无人机从地面起飞，将配送物资运输到预定地点，在飞行过程中，通过速度传感器测出无人机水平方向和竖直方向的分速度vx和vy随飞行时间t的关系图像如图甲、乙所示，无人机到达最大高度后释放物资，物资落在预定地点，不计空气阻力，g取10 m/s2，以下说法正确的是( 　　)
解决绳、杆上速度的分解问题，非常重要的一点是清楚绳或杆的特点：(1)不计质量；(2)不可伸长；(3)沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等。解题的一般思路与方法：合运动→绳拉物体的实际运动速度v
方法：v1与v2的合成遵循平行四边形定则。常见的模型如图所示。
(多选)(2023·四川广安高三阶段练习)如图，跨过光滑定滑轮的轻绳一端系着皮球(系绳延长线过球心)、一端连在水平台上的玩具小车上，车牵引着绳使球沿光滑竖直墙面从较低处上升。则在球匀速上升且未离开墙面的过程中( )A．玩具小车做匀速运动B．玩具小车做减速运动C．绳对球的拉力大小不变D．球对墙的压力逐渐增大
C．从图示时刻至活塞到最高点，活塞的速度先变大后变小D．从图示时刻至活塞到最高点，活塞的速度先变小后变大
“小船过河”模型一条宽为L的河流，水流的速度为v1，船在静水中的速度为v2，船从河的一边渡到对岸。船过河的过程同时参与了两个运动，即船相对于水的运动和随水流的运动，船的实际运动为合运动。船在静水中的速度v2方向取决于船头朝向，船的实际运动方向取决于合速度方向。
(多选)(2022·河北邯郸高三期末)2022年夏天，中国多地出现暴雨，导致洪涝灾害。在某次救援演习中，一冲锋舟匀速横渡一条两岸平直、水流速度不变的河流，当冲锋舟船头垂直河岸航行时，恰能到达正对岸下游600 m处；若冲锋舟船头保持与河岸成30°角向上游航行时，则恰能到达正对岸，已知河水的流速大小为5 m/s，下列说法正确的是( )
〔变式训练4〕　(2023·河北月考)如图是某船采用甲、乙、丙三种过河方式的示意图(河宽相同)。船在静水中的速度v0不变，河中各处的水流速度v1不变，图中小船尖端指向为船头方向。下列判断正确的是( 　　)A．由甲图可判断出v0v1，选项A错误；当船头垂直河岸过河时，其过河时间最短，B正确；由于丙图中的小船船头指向与水速成锐角，其合速度是这三种情况中最大的，故C错误；若甲丙的船头方向与垂直河岸方向的夹角相同(船的分位移相同)，则它们过河时间就相同，故D错误。
1.(2023·浙江模拟预测)图甲为2022年北京冬奥会我国运动员参加冰壶比赛的场景。比赛中投壶手在投出冰壶时会带有一定的旋转(自旋)，擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面(刷冰)，减小冰壶前侧受到的摩擦力，可使冰壶做曲线运动。在图乙所示的各图中，圆表示冰壶，ω表示冰壶自旋的方向，v表示冰壶前进的方向，则在刷冰的过程中，冰壶运动的轨迹(虚线表示)可能正确的是( 　　)A．①③ B.①④ C. ②③ D.②④
[解析]由题意可知，擦冰手在冰壶运动的前方高速摩擦冰面(刷冰)，减小冰壶前侧受到的摩擦力，而后侧受摩擦力几乎不变，若冰壶按如图①的逆时针方向旋转，则沿速度垂直的方向，摩擦力的合力向左，则冰壶运动轨迹将向左偏转；同理若冰壶按顺时针方向旋转，冰壶运动轨迹向右偏转。即①④正确。故选B。
2．(2023·广东广州市高三模拟)如图，救援演习中通过绳索悬挂货物的飞机以4 m/s的速度水平匀速飞行。t＝0时刻起，开始匀加速收拢绳提升货物，忽略空气对货物的影响，在t＝1 s时，货物的速度大小为5 m/s，则货物的加速度大小为( 　　)A．1 m/s2 B.3 m/s2C．4 m/s2 D.5 m/s2
3．(2023·陕西安康模拟)长征途中，红军强渡湘江。为安全起见，侦察小分队先行渡江，如图所示，侦察员乘坐渡船从A点渡江，只有与A点正对的B点适合登陆，若河宽800 m，水流的速度大小恒为3 m/s，渡船在静水中的速度大小恒为5 m/s，侦察员沿直线到达对岸的B点，则侦察员渡江的时间为( 　　)A．200 s B.150 s C.120 s D.75 s
4．(多选)(2023·山东临沭高三模拟预测)如图，轻质不可伸长的细绳绕过光滑定滑轮C，与质量为m的物体A连接，A放在倾角为θ的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体B连接。现B、C间细绳恰沿水平方向，从当前位置开始，B在外力作用下以速度v0匀速下滑。设绳子的张力为T，重力加速度的大小为g，在此后的运动过程中(A未达斜面的顶部)，下列说法正确的是( )A．物体A做匀速运动B．物体A做加速运动C．T一定大于mgsin θD．T可能等于mgsin θ