資源簡介

(共68張PPT)
第1講　曲線運動、運動的合成與分解
核心素養 重要考點
物理觀念 （1）理解物體做曲線運動的條件，掌握曲線運動的特點；（2）掌握平拋運動規律，會用運動的合成與分解處理平拋運動；（3）熟練掌握描述圓周運動的物理量如線速度、角速度、向心加速度、向心力等，以及各物理量之間的關系；（4）掌握萬有引力定律的應用，會計算環繞速度 1.運動的合成與分解
2.拋體運動
3.勻速圓周運動的運動學與動力學問題
4.萬有引力定律及其應用，宇宙速度
5.實驗：探究平拋運動的特點
科學思維 （1）理解將復雜運動轉化為簡單運動的思想方法，運動的合成與分解是處理曲線運動的一種重要思想方法；（2）熟練運用運動的合成與分解分析平拋運動；（3）掌握運用動力學方法分析圓周運動的向心力來源；（4）運用萬有引力定律和圓周運動的知識分析天體運動問題
科學探究 （1）探究平拋運動的特點，會用實驗的方法描述運動的軌跡；（2）探究影響向心力大小的因素，知道向心力大小與哪些因素有關
科學態度
與責任 （1）聯系生活中的曲線運動模型，特別是平拋運動模型，讓學生掌握生活中的物理應用；（2）能運用圓周運動的相關知識解決生活中的實際問題，體會用物理學解決實際應用的學科魅力；（3）關注物理學定律與航天技術等現代科技的聯系，增強社會責任感和使命感
一、曲線運動
1.速度方向：質點在某一點的瞬時速度的方向，沿曲線上該點的
　　　　方向.
2.運動性質：做曲線運動的物體，速度的方向時刻改變，故曲線運動一定是
　　　　　運動，即必然具有加速度.
3.物體做曲線運動的條件.
（1）運動學角度：物體的　　　　方向跟速度方向不在同一條直線上.
（2）動力學角度：物體所受　　　　的方向跟速度方向不在同一條直線上.
切線
變速
加速度
合外力
4.速率變化情況判斷.
（1）當合外力方向與速度方向的夾角為銳角時，物體的速率　　　　.
（2）當合外力方向與速度方向的夾角為鈍角時，物體的速率　　　　.
（3）當合外力方向與速度方向垂直時，物體的速率　　　　.
增大
減小
不變
二、運動的合成與分解
1.合運動與分運動的關系（合運動指物體的實際運動）.
（1）等時性：合運動和分運動經歷相等的　　　　，即同時開始、同時運動、同時停止.
（2）獨立性：一個物體同時參與幾個分運動，各分運動　　　　進行，不受其他運動的影響.
（3）等效性：各分運動的規律合成起來與合運動的規律有_____________　　　　　　的效果.
時間
獨立
完全相同
平行四邊形
（1）曲線運動速度方向時刻在變，但速度的大小可能不變.
（2）任何物體的實際運動皆為合運動，如小船渡河時的實際運動.
（3）運動的合成與分解中的時間是分運動與分運動、分運動與合運動建立聯系的關鍵量，即t是運動規律方程組所共有的“元”.
1.［曲線運動條件］如圖所示，在觀察小球在桌面上運動軌跡的實驗中，在原本的直線路徑旁放一磁鐵，鋼球的運動軌跡不再是一條直線，此過程中磁鐵位置不變.下列說法正確的是 （　　）
A.鋼球所受合外力一定不為零
B.鋼球受到的摩擦力恒定
C.鋼球受磁鐵的吸引力恒定
D.鋼球的動能一定增加
A
2.［曲線運動的軌跡］（2023年遼寧卷）某同學在練習投籃，籃球在空中的運動軌跡如圖中虛線所示，籃球所受合力F的示意圖可能正確的是 （　　）
A　
【解析】籃球做曲線運動，所受合力指向運動軌跡的凹側，A正確.
3.［運動的合成與分解］（多選）跳傘表演是人們普遍喜歡的觀賞性體育項目.如圖所示，當運動員從直升機上由靜止跳下后，在下落過程中將會受到水平風力的影響.下列說法中正確的是 （　　）
A.風力越大，運動員下落時間越長，運動員可完成更多的動作
B.風力越大，運動員著地速度越大，有可能對運動員造成傷害
C.運動員下落時間與風力無關
D.運動員著地速度與風力無關
BC
【解析】水平方向的風力對豎直方向運動沒有影響，運動員下落時間與風力無關.無風時，運動員在水平方向速度為零，有風時，運動員在水平方向上因風力作用做加速運動，風力越大，著地時水平方向速度越大，著地速度也越大，B、C正確，A、D錯誤.
考點1　合運動與軌跡的判斷　［基礎考點］　　　　　　　　　　　　　　　
1.曲線運動的類型
（1）勻變速曲線運動：合力（加速度）恒定不變.
（2）變加速曲線運動：合力（加速度）變化.
2.合外力方向與軌跡的關系
物體做曲線運動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.
3.合力方向與速率變化的關系
1.（2023年全國乙卷）小車在水平地面上沿軌道從左向右運動，動能一直增加.如果用帶箭頭的線段表示小車在軌道上相應位置處所受合力，下列四幅圖可能正確的是 （　　）
D
【解析】小車做曲線運動，所受合外力指向曲線的凹側，故A、B錯誤；小車沿軌道從左向右運動，動能一直增加，故合外力與運動方向夾角為銳角，C錯誤，D正確.
2.（2024年佛山實驗中學模擬）（多選）如圖是“玉兔二號”巡視探測器在月球背面執行任務時的軌跡照片，AB段為曲線，對沿AB段運動的探測器，下列說法正確的是 （　　）
A.速度的方向在不斷變化
B.所受合力為0
C.加速度一定不為0
D.一定做勻變速曲線運動
AC　
【解析】做曲線運動的探測器速度的方向不斷變化，所受合力一定不為0，加速度一定不為0，A、C正確，B錯誤；由于不知道所受合外力是否恒定，因此加速度可能不斷變化，可能做變加速曲線運動，D錯誤.
考點2　運動的合成與分解　［能力考點］
1.合運動與分運動的關系
等時性 各分運動經歷的時間與合運動經歷的時間相等
獨立性 各分運動獨立進行，不受其他分運動的影響
等效性 各分運動的規律疊加起來與合運動有完全相同的效果
例1　如圖所示，一塊橡皮擦用細繩懸掛于圓柱的O點，圓柱以恒定的角速度向左滾動時，細繩將纏繞在圓柱上同一截面.若運動過程中露出桌面的圓柱長度保持不變，細繩粗細不計，選地面為參照物，下列說法正確的是 （　　）
A.橡皮擦做勻速直線運動
B.橡皮擦運動的軌跡是曲線
C.橡皮擦運動時繩子是傾斜狀態
D.橡皮擦的速度大小不斷改變
A
【解析】橡皮擦參與了水平向左和沿繩子方向上的分運動，因為圓柱的角速度不變，所以線速度也不變，故橡皮擦參與的兩個方向上的分運動都是勻速直線運動，合運動也是勻速直線運動，速度不變，故B、D錯誤，A正確；橡皮擦水平方向上做勻速運動，該方向上加速度為零，故該方向上不受力，可知繩子處于豎直狀態，故C錯誤.
1.（2024年佛山模擬）（多選）如圖所示，在一條玻璃生產線上，寬3 m的待切割玻璃板以0.4 m/s的速度向前勻速平移.在切割工序處，金剛石切割刀的移動速度為0.5 m/s，下列說法正確的是 （　　）
A.切割一塊矩形玻璃需要10 s
B.切割得到的矩形玻璃長為2.4 m
C.切割刀的移動軌跡與玻璃板平移方向夾角為37°，可使割下的玻璃板呈矩形
D.切割刀的移動軌跡與玻璃板平移方向夾角為143°，可使割下的玻璃板呈矩形
AC
2.（2024年茂名模擬）如圖所示，一架戰斗機掛載多枚炸彈在一定高度沿水平直線向左勻加速飛行，每隔一段相同時間釋放一枚炸彈.不計空氣阻力，一段時間后炮彈在空中的排列情況有可能是 （　　）
D
【解析】戰斗機在空中沿水平直線向左做勻加速運動，在時間Δt內水平方向增加量a（Δt）2，豎直方向做自由落體運動，在時間Δt增加g（Δt）2，說明水平方向位移增加量與豎直方向位移增加量比值一定，則連線的傾角就是一定的.
考點3　運動分解中的兩類模型　［能力考點］
1.小船渡河問題的三種情境
渡河時間最短
渡河位移最短 如果v船>v水，當船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cosθ=v水時，合速度垂直河岸，渡河位移最短，等于河寬D
2.繩（桿）關聯速度問題
（1）用繩、桿相牽連的兩物體，在運動過程中，兩物體的速度通常不同，但物體沿繩或桿方向的速度分量大小相等.
（2）常用的解題思路和方法：先確定合運動的方向（物體實際運動的方向），然后分析這個合運動所產生的實際效果（一方面使繩或桿伸縮；另一方面使繩或桿轉動），以確定兩個分速度的方向（沿繩或桿方向的分速度和垂直繩或桿方向的分速度，且沿繩或桿方向的分速度大小相同）.
例2　小劉和朋友在教練的指導下進行野外探險時，遇到一寬為D=6 m、水流很急的小河.實測水流速度恒為v1=5 m/s，所帶的氣墊船在靜水中的速度為v2=3 m/s.假設兩河岸相互平行，小劉要以最短路程渡河，則氣墊船行駛時與上游河岸成的夾角和渡河的時間分別是（已知sin 37°=0.6） （　　）
A.53°，t=2.5 s
B.37°，t=2.5 s
C.53°，t=1.2 s
D.37°，t=2 s
A
［解題方法］　小船渡河模型的分析思路
D
［解題方法］　繩桿關聯速度解題思路
B
B　
3.如圖，在水平地面上勻速運動的汽車通過定滑輪用繩子吊起一物體，若汽車和被吊物體在同一時刻的速度大小分別為v1和v2，則下列說法中正確的是 （　　）
A.v1sin α=v2
B.v1cosα=v2
C.物體做勻速運動，其所受拉力等于物體重力
D.物體做勻加速直線運動，拉力大于重力
B
【解析】繩子不可伸長，末端的速度沿繩子方向的分速度相等v2=v1cosα，隨著小車向左運動，α逐漸減小，cosα逐漸增大，v1不變，v2逐漸增大，是變加速運動，處于超重狀態，A、C、D錯誤，B正確.
“化曲為直”的思想
　　　　　　　　　　　　　　　　
“化曲為直”在運動的合成與分解中的應用
（1）分析運動的合成與分解問題時，要注意運動的分解方向，一般情況下按運動效果進行分解，切記不可按分解力的思路來分解運動.
（2）要注意分析物體在兩個分方向上的受力及運動規律，分別列式求解.
（3）兩個分方向上的運動具有等時性，這常是處理運動分解問題的關鍵點.
D
1.（多選）曲軸連桿機構是燃油汽車發動機上的主要部件，其功能是將活塞的往復運動轉變為曲軸的圓周運動，從而驅動汽車車輪轉動.其結構示意圖如圖所示，AO、AB和活塞運動的軌道在同一平面內，O、A、B三處均為鉸鏈式連接，活塞在水平方向往復運動通過連桿AB帶動曲軸AO轉動.若A繞O點做勻速圓周運動，則 （　　）
A.曲軸和活塞運動周期相等
B.活塞運動速度大小不變
C.A點和B點的速度大小始終相等
D.當OA與AB共線時，B點的速度為零
AD
2.如圖所示，某長度為L=5 m的升降平臺以v=3 m/s的速度勻速上升.一質量為1 kg的小球以相對平臺v0=2 m/s的初速度從平臺左端開始運動，運動過程中所受摩擦阻力大小始終為0.3 N，忽略空氣阻力，則 （　　）
A.小球運動過程中速度方向不變
B.小球在平臺上運動的時間內平臺上升了10米
C.小球滑離平臺速度大小為1 m/s
D.僅增大平臺的速度，小球在平臺上運動的時間內速度變化量增大
B
知識鞏固練
1.（2024年中山模擬）某校舉辦足球比賽，嘉濤同學在射門過程中，把足球踢出了一條漂亮的弧線（非拋物線），軌跡如圖所示（軌跡在豎直平面內，空氣阻力不可忽略），則足球在最高點的速度 v的方向和所受合外力F 的方向應為 （　　）
（本欄目對應學生用書P360~361）
D
【解析】足球在最高點的特點是速度方向沿水平方向，受到豎直向下的重力和與速度方向相反的空氣阻力，合力沿左下方.
2.如圖所示，乒乓球從斜面上滾下，以一定的速度沿直線勻速運動.在與乒乓球路徑相垂直的方向上放一個紙筒（紙筒的直徑略大于乒乓球的直徑），當乒乓球經過筒口的正前方時，對著球橫向吹氣，則關于乒乓球的運動，下列說法正確的是 （　　）
A.乒乓球將保持原有的動能繼續前進
B.乒乓球一定能沿吹氣方向進入紙筒
C.乒乓球將偏離原來的運動方向，但不會進入紙筒
D.只有用力吹氣，乒乓球才能沿吹氣方向進入紙筒
C
3.某地開展全市防汛搶險應急演練，沖鋒舟船頭方向始終保持與水流方向垂直，從靜止開始做勻加速直線運動，沖鋒舟經過路線上的水流速度視為不變，則以下沖鋒舟在河水中運動一段時間的實際航線（虛線）可能正確的是 （　　）
B
【解析】由題意，可知沖鋒舟在垂直河岸方向上做勻加速直線運動，沿河岸方向做勻速直線運動，即沖鋒舟受到的合外力沿垂直河岸方向，根據運動的合成法則，可知沖鋒舟將做勻變速曲線運動，且軌跡向垂直河岸一側彎曲，結合選項圖像，故選B.
4.黃河，中國古代稱大河，是中國第二長河，中國人稱其為“母親河”.黃河上游河道呈S形，河源段400公里內河道曲折.黃河某段河道俯視簡化圖如圖所示，以下判斷正確的是 （　　）
A.河水在圖中A、B兩點速度方向相同
B.河水在圖中A、B兩點加速度可能相同
C.河水流經該段河道A點時對河岸的力向右
D.河水流經該段河道B點時對河岸的力向左
A　
【解析】速度沿軌跡的切線方向，故河水在圖中A、B兩點速度方向相同，加速度與力的方向一致，合力指向軌跡的凹側，則圖中A、B兩點加速度不相同，A正確，B錯誤；曲線運動的物體所受合力指向軌跡的凹側，根據牛頓第三定律可知，河水流經該段河道A點時對河岸的力向左，河水流經該段河道B點時對河岸的力向右，C、D錯誤.
B
6.（2024年佛山一中模擬）王歡同學把電動玩具車放在跑步機上研究分運動與合運動的關系，跑步機履帶外部機身上有正對的A、B兩點，先用頻閃相機得到圖甲和圖乙，再保持兩圖中小車和履帶各自的運動不變，小車和履帶都運動，得到圖丙（未畫出）.頻閃照相時間間隔相等.由圖可知 （　　）
A.圖甲中小車加速運動
B.圖乙中履帶勻速運動
C.圖丙中小車的軌跡為曲線
D.圖丙中小車一定做勻加速運動
C
【解析】由圖甲可知小車間距相等，則圖甲中小車做勻速運動，A錯誤；由圖乙可知，小車間距增大，則履帶做加速運動，但不一定是勻加速運動，B錯誤；結合圖甲和圖乙可知，小車合力水平向左，與合速度不共線，在圖丙中的合運動為曲線運動，C正確；由于履帶不一定做勻加速運動，則圖丙中小車也不一定做勻加速運動，D錯誤.
7.（2024年廣東省實驗中學一模）（多選）如圖所示，跨過光滑定滑輪的輕繩一端系著皮球（輕繩延長線過球心），一端連在水平臺上的玩具小車上，車牽引著繩使球沿光滑豎直墻面從較低處上升.則在球勻速上升且未離開墻面的過程中 （　　）
A.玩具小車做加速運動
B.玩具小車做減速運動
C.繩對球的拉力大小不變
D.球對墻的壓力逐漸增大
BD
【解析】設繩與豎直方向夾角為θ，將球的速度分解為沿繩方向和垂直于繩方向如圖甲所示.設小車速度為v車，球的速度為v，小車的速度大小等于沿繩方向的分速度大小，即v車=vcosθ，隨小球運動，θ增大，cosθ減小，v不變，則v車減小，即小車做減速運動，A錯誤，B正確；對球受力分析，球受到重力、拉力和支持力，球運動過程中拉力與豎直方向的夾角增大，支持力的方向不變，畫力的動態平衡圖如圖乙所示.由圖得，繩上的拉力T逐漸增大，墻對球的支持力逐漸增大，根據牛頓第三定律得，球對墻的壓力逐漸增大，C錯誤，D正確.
8.小船過河時，船頭與上游河岸夾角為α，其航線恰好垂直于河岸，已知船在靜水中的速度為v，現水流速度稍有增大，為保持航線不變，且能準時到達河對岸，下列措施中可行的是 （　　）
A.減小α角，減小船速v
B.減小α角，增大船速v
C.增大α角，增大船速v
D.增大α角，減小船速v
B
【解析】由題意可知，船相對水的速度為v，其航線恰好垂直于河岸，當水流速度v1稍有增大，為保持航線不變，且準時到達對岸，如圖所示.根據運動的合成與分解有v1=vcosα，可知要減小α角，增大船速v，B正確，A、C、D錯誤.
B
10.如圖所示，在一次軍事演習中，離地500 m高處的飛機以100 m/s向東發射一枚炸彈，恰好擊中以20 m/s的速度向東勻速運動的汽車，已知炸彈受到水平向西的風，風力大小為重量的0.2倍，g取10 m/s2.求：
（1）炮彈運動到地面的速度；
（2）飛行員在飛機和敵車的水平距離為多少時投彈，才能擊中敵車.

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