2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第四章 第1講 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 平拋運(yùn)動(dòng) 教科版.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第四章 第1講 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 平拋運(yùn)動(dòng) 教科版 　　　　　　　　　　　 高考目標(biāo) 復(fù)習(xí)指導(dǎo) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解Ⅱ 1.考情分析：高考對(duì)本章中知識(shí)點(diǎn)考查頻率較高的是平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)及萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用．單獨(dú)命題常以選擇題的形式出現(xiàn)；與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、電磁學(xué)知識(shí)相綜合常以計(jì)算題的形式出現(xiàn)． 2.高考熱點(diǎn)： (1)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及研究方法． (2)圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、線速度、向心加速度，以及豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，常綜合考查牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律． (3)萬(wàn)有引力定律與圓周運(yùn)動(dòng)相綜合，結(jié)合航天技術(shù)、人造地球衛(wèi)星等現(xiàn)代科技的重要領(lǐng)域進(jìn)行命題. 拋體運(yùn)動(dòng) Ⅱ 勻速圓周運(yùn)動(dòng)、角速度、線速度、向心加速度 Ⅰ 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心Ⅱ 離心現(xiàn)象 Ⅰ 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用Ⅱ 環(huán)繞速度 Ⅱ 第二宇宙速度和第三宇宙速度 Ⅰ 經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀 Ⅰ 說(shuō)明：斜拋運(yùn)動(dòng)只作定性要求 第1講　運(yùn)動(dòng)的合成與分解　平拋運(yùn)動(dòng) 一、曲線運(yùn)動(dòng) 1．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) (1)速度方向：質(zhì)點(diǎn)在某點(diǎn)的速度，沿曲線在該點(diǎn)的切線方向． (2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向時(shí)刻改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)． 2．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)從動(dòng)力學(xué)角度看：物體所受合外力方向跟它的速度方向不在同一條直線上． (2)從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看：物體的加速度方向跟它的速度方向不在同一條直線上． (3)軌跡特點(diǎn)：軌跡在速度方向和合力方向之間，且向合力方向一側(cè)彎曲． 二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1．基本概念 (1)運(yùn)動(dòng)的合成：已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)． (2)運(yùn)動(dòng)的分解：已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)． 2．分解原則：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解，也可采用正交分解 3．遵循的規(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． 三、平拋運(yùn)動(dòng) 1．定義：將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，物體只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)． 2．性質(zhì)：加速度為重力加速度的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線． 3．研究方法：運(yùn)動(dòng)的合成與分解 可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)． 4．規(guī)律 四、斜拋運(yùn)動(dòng)及其研究方法 1．定義：將物體以速度v0斜向上方或斜向下方拋出，物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)． 2．基本規(guī)律：(以斜向上拋為例說(shuō)明如圖所示) (1)水平方向： v0x＝v0cos_θ，F(xiàn)合x＝0. (2)豎直方向：v0y＝v0sin_θ，F(xiàn)合y＝mg. 因此斜拋運(yùn)動(dòng)可以看做是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的拋體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)． 1．(xx南昌市二校聯(lián)考)下面說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)一定有加速度 B．平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，其在任意相等時(shí)間間隔內(nèi)速度的變化量都相同 C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)雖然不是勻變速運(yùn)動(dòng)，但任意相等時(shí)間間隔內(nèi)速度的變化量仍相同 D．當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí)，物體仍然可以做曲線運(yùn)動(dòng) 解析：曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，一定有加速度，A項(xiàng)正確；平拋運(yùn)動(dòng)的加速度恒為g，Δv＝gΔt，B項(xiàng)正確；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度是變化的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí)，物體的速度不變，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AB 2.如圖所示，沿y方向的一運(yùn)動(dòng)的初速度v1是沿x方向的另一運(yùn)動(dòng)的初速度v2的2倍，而沿y方向的加速度a1是沿x方向的加速度a2的一半．對(duì)于這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．一定是曲線運(yùn)動(dòng) B．一定是直線運(yùn)動(dòng) C．可能是曲線運(yùn)動(dòng)，也可能是直線運(yùn)動(dòng) D．無(wú)法判定 解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成知，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的速度方向與加速度方向不在同一直線上，故該物體一定做曲線運(yùn)動(dòng)． 答案：A 3．關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng) B．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能守恒 C做平拋運(yùn)動(dòng)的物體處于完全失重狀態(tài) D．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，落地時(shí)間和落地時(shí)的速度只與拋出點(diǎn)的高度有關(guān) 解析：做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，只受重力作用，選項(xiàng)A、B、C都正確；落地時(shí)間只與拋出點(diǎn)的高度有關(guān)，但落地時(shí)的速度還與拋出時(shí)的初速度有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：ABC 4．一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，它的軌跡由上到下(如圖示曲線)，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)通過(guò)軌跡中某點(diǎn)時(shí)的速度v的方向和加速度a的方向可能正確的圖是哪一個(gè)(　　) 解析：因?yàn)樽銮€運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受合外力的方向一定指向軌跡凹的一側(cè)，而加速度與物體所受合外力方向相同，故只有選項(xiàng)B正確． 答案：B 5．平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平和豎直方向的兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，在同一坐標(biāo)系中作出這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的v－t圖線，如圖所示．若平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于2t1，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．圖線b表示豎直分運(yùn)動(dòng)的v－t圖線 B．t1時(shí)刻的速度方向與初速度方向夾角為30 C．t1時(shí)間內(nèi)的位移方向與初速度方向夾角的正切為 D．2t1時(shí)間內(nèi)的位移方向與初速度方向夾角為60 解析：平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直分運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A正確；t1時(shí)刻的水平分速度與豎直分速度的大小相等，所以t1時(shí)刻的速度方向與初速度方向夾角為45，B錯(cuò)誤；設(shè)t1時(shí)刻的豎直分速度與水平分速度大小均為v，t1時(shí)間內(nèi)的位移方向與初速度方向夾角的正切為tan α＝＝，C正確；設(shè)2t1時(shí)間內(nèi)的位移方向與初速度方向夾角為θ，則：tan θ＝ ＝1，位移方向與初速度方向夾角為45，D錯(cuò)誤． 答案：AC 6．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體初速度大小為v0，末速度大小為vt，則物體飛行的時(shí)間為(　　) A.　　　　　B. C. D. 答案： B  1．加速度(或合外力)方向與速度方向的關(guān)系 (1)加速度(或合外力) (2) 2．合力方向與軌跡的關(guān)系 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡一定夾在合力方向和速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合力方向指向曲線的“凹”側(cè)． 3．速率變化情況判斷 (1)當(dāng)合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)合力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí)，物體的速率減??； (3)當(dāng)合力方向與速度方向垂直時(shí)，物體的速率不變． (xx四川卷)某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在一端封閉的光滑細(xì)玻璃管中注滿清水，水中放一個(gè)紅蠟做成的小圓柱體R.將玻璃管的開口端用膠塞塞緊后豎直倒置且與y軸重合，在R從坐標(biāo)原點(diǎn)以速度v0＝3 cm/s勻速上浮的同時(shí)，玻璃管沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．同學(xué)們測(cè)出某時(shí)刻R的坐標(biāo)為(4,6)，此時(shí)R的速度大小為________cm/s.R在上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖是________．(R視為質(zhì)點(diǎn)) 解析：紅蠟塊有水平方向的加速度，所受合外力指向曲線的內(nèi)側(cè)，所以其運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)如D圖所示，因?yàn)樨Q直方向勻速，由y＝6 cm＝v0t知t＝2 s，水平方向x＝t＝4 cm，所以vx＝4 cm/s，因此此時(shí)R的速度大小v＝ ＝5 cm/s. 答案： 5　D 1－1：某學(xué)生在體育場(chǎng)上拋出鉛球，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．已知在B點(diǎn)時(shí)的速度與加速度相互垂直，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．D點(diǎn)的速率比C點(diǎn)的速率大 B．D點(diǎn)的加速度比C點(diǎn)的加速度大 C．從B到D加速度與速度始終垂直 D．從B到D加速度與速度的夾角先增大后減小 解析：鉛球做斜拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件和題設(shè)中在B點(diǎn)的速度與加速度相互垂直，即豎直方向上的分速度為零，可判斷B點(diǎn)是軌跡的最高點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理可知A項(xiàng)正確；D點(diǎn)和C點(diǎn)的加速度一樣大，都等于重力加速度，B錯(cuò)；過(guò)了B點(diǎn)后，在D點(diǎn)加速度與速度不可能再垂直，C錯(cuò)；根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可判斷從B點(diǎn)到D點(diǎn)加速度與速度的夾角一直減小，D錯(cuò)． 答案：A 合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 等時(shí)性 各分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間與合運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相同 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，互不干擾 等效性 各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來(lái)與合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有相同的效果，即分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是一種等效替代的關(guān)系 一小船渡河，河寬d＝180 m，水流速度v1＝2.5 m/s.若船在靜水中的速度為v2＝5 m/s，求： (1)欲使船在最短的時(shí)間內(nèi)渡河，船頭應(yīng)朝什么方向？用多長(zhǎng)時(shí)間？位移是多少？ (2)欲使船渡河的航程最短，船頭應(yīng)朝什么方向？用多長(zhǎng)時(shí)間？位移是多少？ 解析：　(1)欲使船在最短時(shí)間內(nèi)渡河，船頭應(yīng)朝垂直河岸方向． 當(dāng)船頭垂直河岸時(shí)，如圖甲所示，合速度為傾斜方向，垂直分速度為 v2＝5 m/s. t＝＝ s＝36 s v＝＝ m/s x＝vt＝90 m. (2)欲使船渡河航程最短，應(yīng)垂直河岸渡河，船頭應(yīng)朝上游與垂直河岸方向成某一夾角α，如圖乙所示， 有v2sin α＝v1， 得α＝30 所以當(dāng)船頭向上游偏30時(shí)航程最短． x′＝d＝180 m. t′＝＝ s＝24 s. 答案： (1)垂直河岸方向　36 s　90 m (2)向上游偏30　24 s　180 m 1.求解運(yùn)動(dòng)的合成與分解的三個(gè)技巧 (1)求解運(yùn)動(dòng)的合成與分解問(wèn)題，應(yīng)抓住合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性、等效性的關(guān)系． (2)在小船渡河問(wèn)題中可將小船的運(yùn)動(dòng)分解為沿船頭指向的方向和沿水流方向的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)． (3)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，為t＝＝. 2．渡河的最短時(shí)間和最小位移 設(shè)河寬為d，水流速度為v水，小船在靜水中的速度為v船，則 (1)渡河的最短時(shí)間：tmin＝ (2)渡河的最小位移：若v船>v水， 則xmin＝d；若v船ha，所以b與c的飛行時(shí)間相同，大于a的飛行時(shí)間，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；又因?yàn)閤a>xb，而tavc，即b的水平初速度比c的大，選項(xiàng)D正確． 答案： BD 如圖所示，在距地面2l的高空A處以水平初速度v0＝投擲飛鏢，在與A點(diǎn)水平距離為l的水平地面上的B點(diǎn)有一個(gè)氣球，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)讓氣球以速度v0＝勻速上升，在升空過(guò)程中被飛鏢擊中．飛鏢在飛行過(guò)程中受到的空氣阻力不計(jì)，在計(jì)算過(guò)程中可將飛鏢和氣球視為質(zhì)點(diǎn)，已知重力加速度為g.試求： (1)飛鏢是以多大的速度擊中氣球的？ (2)擲飛鏢和釋放氣球兩個(gè)動(dòng)作之間的時(shí)間間隔Δt應(yīng)為多少？ 解析： (1)飛鏢被投擲后做平拋運(yùn)動(dòng)，從擲出飛擲到擊中氣球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t1＝＝ 此時(shí)飛鏢在豎直方向上的分速度vy＝gt1＝ 故此時(shí)飛鏢的速度大小v＝＝. (2)飛鏢從擲出到擊中氣球過(guò)程中，下降的高度h1＝gt＝ 氣體從被釋放到被擊中過(guò)程中上升的高度h2＝2l－h(huán)1＝ 氣球的上升時(shí)間t2＝＝＝ 可見(jiàn)，t2>t1，所以應(yīng)先釋放氣球．釋放氣球與擲飛鏢之間的時(shí)間間隔Δt＝t2－t1＝. 答案：　(1)　(2)  1.關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成與分解，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．物體的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，則他們的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng) B．若不在一條直線上的分運(yùn)動(dòng)分別是勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng) C．合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性 D．速度、加速度和位移的合成都遵從平行四邊形定則 解析：物體的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，它們的合運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng)，也可能是曲線運(yùn)動(dòng)．若合初速度方向與合加速度方向共線，則為直線運(yùn)動(dòng)，否則為曲線運(yùn)動(dòng)． 答案： BCD 2．(xx黃岡聯(lián)考)下列圖中實(shí)線為河岸，河水的流動(dòng)方向如圖v的箭頭所示，虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線．則其中可能正確的是(　　) 解析：船渡河的運(yùn)動(dòng)可看做水流的運(yùn)動(dòng)和小船運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)．虛線為小船從河岸M駛向?qū)Π禢的實(shí)際航線，即合速度的方向．小船合運(yùn)動(dòng)的速度的方向就是其真實(shí)運(yùn)動(dòng)的方向．根據(jù)題意畫出小船同時(shí)參與的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的矢量圖，由圖可知，實(shí)際航線可能正確的是A、B. 答案：　AB 3.如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用釘子靠著線的左側(cè)，沿與水平方向成30角的斜面向右以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．橡皮的速度大小為v B．橡皮的速度大小為v C．橡皮的速度與水平方向成60角 D．橡皮的速度與水平方向成45角 解析：釘子沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)，橡皮具有向上的分速度v，同時(shí)具有沿斜面方向的分速度v，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知，橡皮的速度大小為v，速度與水平方向成60角，選項(xiàng)B、C正確． 答案： BC 4.(xx上海單科)如圖，斜面上a、b、c三點(diǎn)等距，小球從a點(diǎn)正上方O點(diǎn)拋出，做初速為v0的平拋運(yùn)動(dòng)，恰落在b點(diǎn)．若小球初速變?yōu)関，其落點(diǎn)位于c，則(　　) A．v0＜v＜2v0　 　B．v＝2v0 C．2v0＜v＜3v0 D．v＞3v0 解析：如圖所示，M點(diǎn)和b點(diǎn)在同一水平線上，M點(diǎn)在c點(diǎn)的正上方．根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，若v＝2v0，則小球落到M點(diǎn)．可見(jiàn)以初速2v0平拋小球不能落在c點(diǎn)，只能落在c點(diǎn)右邊的斜面上，故只有選項(xiàng)A正確． 答案： A 5．(xx江蘇卷)如圖所示，相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值)．將A向B水平拋出的同時(shí)，B自由下落．A、B與地面碰撞前后，水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反．不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間，則(　　) A．A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A的初速度 B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不會(huì)相碰 C．A、B不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰 D．A、B一定能相碰 解析：由題意知A做平拋運(yùn)動(dòng)，即水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)；B為自由落體運(yùn)動(dòng)，A、B豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同，二者與地面碰撞前運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1相同，且t1＝　①，若第一次落地前相碰，只要滿足A運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，所以選項(xiàng)A正確；因?yàn)锳、B在豎直方向的運(yùn)動(dòng)同步，始終處于同一高度，且A與地面相碰后水平速度不變，所以A一定會(huì)經(jīng)過(guò)B所在的豎直線與B相碰．碰撞位置由A球的初速度決定，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 答案： AD