高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題五 曲線運(yùn)動(dòng) 平拋運(yùn)動(dòng)
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專題五 曲線運(yùn)動(dòng) 平拋運(yùn)動(dòng) [考綱解讀] 章 內(nèi)容 加試要求 說明 必考 加試 曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng) b b 1.不要求會(huì)畫速度變化量矢量圖 2.不要求推導(dǎo)合運(yùn)動(dòng)的軌跡方程,不要求計(jì)算與平拋運(yùn)動(dòng)有關(guān)的相遇問題 3.不要求定量計(jì)算有關(guān)斜拋運(yùn)動(dòng)的問題 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 b c 平拋運(yùn)動(dòng) d d 一、曲線運(yùn)動(dòng) 1.曲線運(yùn)動(dòng) (1)速度的方向:質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向,沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向. (2)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì):做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度的方向時(shí)刻在改變,所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng). (3)曲線運(yùn)動(dòng)的條件:物體所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上或它的加速度方向與速度方向不在同一條直線上. 2.合外力方向與軌跡的關(guān)系 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡一定夾在合外力方向與速度方向之間,速度方向與軌跡相切,合外力方向指向軌跡的“凹”側(cè). 二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1.遵循的法則 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. 2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 (1)等時(shí)性 合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等,即同時(shí)開始、同時(shí)進(jìn)行、同時(shí)停止. (2)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,不受其他運(yùn)動(dòng)的影響. (3)等效性 各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來與合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有完全相同的效果. 3.合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)判斷 三、平拋運(yùn)動(dòng) 1.性質(zhì) 加速度為重力加速度g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線. 2.基本規(guī)律 以拋出點(diǎn)為原點(diǎn),水平方向(初速度v0方向)為x軸,豎直向下方向?yàn)閥軸,建立平面直角坐標(biāo)系,則: (1)水平方向:做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度vx=v0,位移x=v0t. (2)豎直方向:做自由落體運(yùn)動(dòng),速度vy=gt,位移y=gt2. (3)合速度:v=,方向與水平方向的夾角為θ,則tan θ==. (4)合位移:s=,方向與水平方向的夾角為α,tan α==. 1.下列說法中正確的是( ) A.物體速度變化越大,則其加速度越大 B.物體的加速度增大,則其速度一定增大 C.原來平衡的物體,突然撤去一個(gè)外力,物體可能做曲線運(yùn)動(dòng),也可能做直線運(yùn)動(dòng) D.原來平衡的物體,突然撤去一個(gè)外力,則一定會(huì)產(chǎn)生加速度且方向與撤去的外力的方向相反 答案 C 解析 速度變化率越大,加速度越大,速度變化大,加速度不一定大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體的加速度增大,但若加速度方向與物體的速度方向相反,其速度減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;原來平衡的物體,受到的合力為零,突然撤掉一個(gè)力,剩余的力的合力與撤掉的力的方向在一條直線上,如果物體原來做勻速直線運(yùn)動(dòng),其合力方向與速度的方向不確定,故物體可能做直線運(yùn)動(dòng),也可能做曲線運(yùn)動(dòng),合力也可能為0,如放在粗糙斜面由彈簧拉著的物體,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(2015浙江1月學(xué)考)如圖1所示,一小球在光滑水平桌面上做勻速運(yùn)動(dòng),若沿桌面對小球施加一個(gè)恒定外力,則小球一定做( ) 圖1 A.直線運(yùn)動(dòng) B.曲線運(yùn)動(dòng) C.勻變速運(yùn)動(dòng) D.勻加速直線運(yùn)動(dòng) 答案 C 解析 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律知,產(chǎn)生的加速度是恒定的,故做勻變速運(yùn)動(dòng),但不知受力方向與速度方向的關(guān)系,可以是勻變速直線運(yùn)動(dòng)或勻變速曲線運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確. 3.如圖2所示,汽車在一段彎曲水平路面上行駛,關(guān)于它受的水平方向的作用力的示意圖如圖所示,其中可能正確的是(圖中F為牽引力,F(xiàn)f為汽車行駛時(shí)所受阻力)( ) 圖2 答案 C 解析 合外力的方向指向軌跡彎曲的方向,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;摩擦力的方向與相對運(yùn)動(dòng)的方向相反,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 4.(2016臺州市月選考)如圖3所示的陀螺,是漢族民間最早的娛樂工具,也是我們很多人小時(shí)候喜歡玩的玩具.從上往下看(俯視),若陀螺立在某一點(diǎn)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)滴一滴墨水到陀螺,則被甩出的墨水徑跡可能如圖( ) 圖3 答案 D 解析 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,所受陀螺的束縛力消失后,水平面內(nèi)(俯視)應(yīng)沿軌跡的切線飛出,A、B不正確,又因陀螺順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),故C不正確,D正確. 5.一個(gè)物體從某一確定的高度以初速度v0水平拋出,已知它落地時(shí)的速度大小為v,那么它的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是( ) A. B. C. D. 答案 D 解析 可依據(jù)速度的分解求取豎直方向上的落地速度,從而據(jù)豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律求運(yùn)動(dòng)時(shí)間.因?yàn)関y=gt,又vy=,故t=,故選項(xiàng)D正確. 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 兩直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡,由兩分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及合初速度與合加速度的方向關(guān)系共同決定. (1)根據(jù)合加速度是否變化判定合運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)還是非勻變速運(yùn)動(dòng):若合加速度不變則為勻變速運(yùn)動(dòng);若合加速度變化(包括大小或方向)則為非勻變速運(yùn)動(dòng). (2)根據(jù)合加速度與合初速度是否共線判定合運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng):若合加速度與合初速度的方向在同一直線上則為直線運(yùn)動(dòng),否則為曲線運(yùn)動(dòng). 兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合共線,為勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合不共線,為勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 例1 如圖4所示,起重機(jī)將貨物沿豎直方向勻速吊起,同時(shí)又沿橫梁水平向右勻加速運(yùn)動(dòng).此時(shí),站在地面上觀察,貨物運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是選項(xiàng)圖中的( ) 圖4 答案 D 解析 貨物同時(shí)參與兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),一是豎直向上的勻速運(yùn)動(dòng),二是水平向右的勻加速運(yùn)動(dòng),其合運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的加速度水平向右,合外力的方向水平向右,運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)向合外力方向彎曲,所以站在地面上的人觀察到貨物的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)如D項(xiàng)所示. 1.合運(yùn)動(dòng)是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng),而分運(yùn)動(dòng)是物體同時(shí)參與的幾個(gè)運(yùn)動(dòng),并不是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng); 2.兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)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),這是由合初速度與合加速度是否共線決定的; 3.合運(yùn)動(dòng)的速度不一定大于分運(yùn)動(dòng)的速度,合運(yùn)動(dòng)的速度與分運(yùn)動(dòng)的速度大小具有不確定關(guān)系. 變式題組 1.(2016奉化市調(diào)研)如圖5所示,一艘炮艇沿長江由西向東快速行駛,在炮艇上發(fā)射炮彈射擊北岸正北方向的目標(biāo).要擊中目標(biāo),射擊方向應(yīng)( ) 圖5 A.對準(zhǔn)目標(biāo) B.偏向目標(biāo)的西側(cè) C.偏向目標(biāo)的東側(cè) D.無論對準(zhǔn)哪個(gè)方向都無法擊中目標(biāo) 答案 B 解析 炮彈的實(shí)際速度方向沿目標(biāo)方向,該速度是炮艇的速度與射擊速度的合速度,根據(jù)平行四邊形定則,知射擊的方向偏向目標(biāo)的西側(cè).故B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 2.如圖6所示,吊車以v1的速度沿水平直線向右勻速行駛,同時(shí)以v2的速度勻速收攏繩索提升物體,下列表述正確的是( ) 圖6 A.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v1+v2 B.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為 C.物體相對地面做曲線運(yùn)動(dòng) D.繩索不再呈豎直狀態(tài) 答案 B 解析 物體參與了水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v1,又參與了豎直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v2,合運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),合速度v=,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確.由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),所受合外力為零,所以繩索拉力應(yīng)豎直向上,繩索應(yīng)保持豎直狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.在漂流探險(xiǎn)中,探險(xiǎn)者駕駛摩托艇想上岸休息.假設(shè)江岸是平直的,江水沿江向下游流去,水流速度為v1,摩托艇在靜水中的航速為v2,原來地點(diǎn)A離岸邊最近處O點(diǎn)的距離為d.若探險(xiǎn)者想在最短時(shí)間內(nèi)靠岸,則摩托艇登陸的地點(diǎn)離O點(diǎn)的距離為( ) A. B.0 C. D. 答案 C 解析 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性與等時(shí)性可知,當(dāng)摩托艇船頭垂直江岸航行,即摩托艇在靜水中的航速v2全部用來靠岸時(shí),用時(shí)最短,最短時(shí)間t=,在此條件下摩托艇登陸的地點(diǎn)離O點(diǎn)的距離為x=v1t=. 平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 1.飛行時(shí)間和水平射程 (1)飛行時(shí)間:由t=知,時(shí)間取決于下落高度h,與初速度v0無關(guān). (2)水平射程:x=v0t=v0,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同決定. 圖7 2.速度和位移的變化規(guī)律 (1)速度的變化規(guī)律(如圖7所示) ①任一時(shí)刻的速度水平分量均等于初速度v0. ②任一相等時(shí)間間隔Δt內(nèi)的速度變化量方向豎直向下,大小Δv=Δvy=gΔt. (2)位移的變化規(guī)律 ①任一相等時(shí)間間隔內(nèi),水平位移相同,即Δx=v0Δt. ②連續(xù)相等的時(shí)間間隔Δt內(nèi),豎直方向上的位移差不變,即Δy=g(Δt)2. 3.兩個(gè)重要推論 (1)做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn),如圖8中A點(diǎn)和B點(diǎn)所示. 圖8 (2)做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻任一位置處,設(shè)其速度方向與水平方向的夾角為α,位移方向與水平方向的夾角為θ,則tan α=2tan θ. 例2 如圖9所示,從某高度處水平拋出一小球,經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)地面時(shí),速度與水平方向的夾角為θ,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.下列說法正確的是( ) 圖9 A.小球水平拋出時(shí)的初速度大小為 B.小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為 C.若小球初速度增大,則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長 D.若小球初速度增大,則θ增大 答案 A 解析 由tan θ=可得小球平拋的初速度大小v0=,A正確;由tan α====tan θ可知,α≠,B錯(cuò)誤;小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=,與小球初速度無關(guān),C錯(cuò)誤;由tan θ=可知,v0越大,θ越小,D錯(cuò)誤. 分解思想在平拋運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用 1.解答平拋運(yùn)動(dòng)問題時(shí),一般的方法是將平拋運(yùn)動(dòng)沿水平和豎直兩個(gè)方向分解,這樣分解的優(yōu)點(diǎn)是不用分解初速度也不用分解加速度. 2.畫出速度(或位移)分解圖,通過幾何知識建立合速度(或合位移)、分速度(或分位移)及其方向間的關(guān)系,通過速度(或位移)的矢量三角形求解未知量. 變式題組 4.一水平固定的水管,水從管口以不變的速度源源不斷地噴出.水管距地面高h(yuǎn)=1.8 m,水落地的位置到管口的水平距離x=1.2 m.不計(jì)空氣及摩擦阻力,水從管口噴出的初速度大小是( ) A.1.2 m/s B.2.0 m/s C.3.0 m/s D.4.0 m/s 答案 B 解析 水平噴出的水,運(yùn)動(dòng)規(guī)律為平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律h=gt2可知,水在空中的時(shí)間為0.6 s,根據(jù)x=v0t 可知水平速度為v0=2.0 m/s.因此選項(xiàng)B正確. 5.(2016諸暨市調(diào)研)a、b兩個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖10所示,設(shè)它們拋出的初速度分別為va、vb,從拋出至碰到臺上的時(shí)間分別為ta、tb,則( ) 圖10 A.va=vb B.va- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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