(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第1節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解教學(xué)案
《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第1節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解教學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 第1節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解教學(xué)案(14頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 [高考導(dǎo)航] 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析 2017 2018 2019 命題分析 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 Ⅱ 卷Ⅰ·T15:平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 卷Ⅱ·T17:平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng) T19:開(kāi)普勒定律、機(jī)械能守恒定律 卷Ⅲ·T14:天體的運(yùn)動(dòng) 卷Ⅰ·T20:雙星模型 卷Ⅱ·T16:天體密度的估算 卷Ⅲ·T15:衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量的計(jì)算 卷Ⅲ·T17:斜面上的平拋運(yùn)動(dòng) 卷Ⅰ·T21:萬(wàn)有引力定律綜合應(yīng)用 卷Ⅱ·T19:平拋與圖象 T14:萬(wàn)有引力與圖象 卷Ⅲ·T15:衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)的比較 1.題型以選擇題居多,計(jì)算
2、題較少。 2.高頻考點(diǎn):運(yùn)動(dòng)的合成與分解、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)。 3.天體運(yùn)動(dòng)一般單獨(dú)命題;平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)常與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系、能量守恒定律、電磁學(xué)知識(shí)綜合命題。 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)的向心力 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 核心 素養(yǎng) 物理觀念:合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、向心力、向心加速度、線速度、角速度、萬(wàn)有引力、宇宙速度、經(jīng)典時(shí)空觀、相對(duì)論時(shí)空觀(如2019卷Ⅱ
3、·T14)。 科學(xué)思維:運(yùn)動(dòng)的合成與分解、平拋斜面模型、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)模型、萬(wàn)有引力定律、開(kāi)普勒定律、雙星模型、多星運(yùn)動(dòng)模型(如2019卷Ⅰ·T21,2018卷Ⅲ·T17)。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:離心現(xiàn)象與行車安全、萬(wàn)有引力與衛(wèi)星發(fā)射、變軌、回收(如2018卷Ⅰ·T20)。 第1節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 一、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,為沿曲線在這一點(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 二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1.遵循的法則 位移、速度、加速度
4、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 合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系,且具有等時(shí)性和獨(dú)立性。 3.合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)判斷 4.兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 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) 1.思考辨析(正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”) (1)曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可能不變。 (
5、√) (2)曲線運(yùn)動(dòng)的加速度可以為零。 (×) (3)合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于分運(yùn)動(dòng)的速度。 (×) (4)只要兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng),合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)。 (×) (5)船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)即為船的合運(yùn)動(dòng),其軌跡與水流速度和船在靜水中的速度有關(guān)。 (√) (6)船頭指向的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榇陟o水中的速度方向。 (√) 2.(人教版必修2P6“演示實(shí)驗(yàn)”改編)如圖所示,水平桌面上一小鐵球沿直線運(yùn)動(dòng)。若在鐵球運(yùn)動(dòng)的正前方A處或旁邊B處放一塊磁鐵,下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是( ) A.磁鐵放在A處時(shí),小鐵球做勻速直線運(yùn)動(dòng) B.磁鐵放在A處時(shí),小鐵球做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.磁鐵放在B處時(shí),小
6、鐵球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.磁鐵放在B處時(shí),小鐵球做變加速曲線運(yùn)動(dòng) D [磁鐵放在A處時(shí),小鐵球做變加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;磁鐵放在B處時(shí),小鐵球做變加速曲線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。] 3.(人教版必修2P4“演示實(shí)驗(yàn)”改編)如圖所示,豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水,內(nèi)有一個(gè)紅蠟塊能在水中勻速上浮。在紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí),使玻璃管以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)。紅蠟塊由管口上升到頂端,所需時(shí)間為t,相對(duì)地面通過(guò)的路程為L(zhǎng)。則下列說(shuō)法正確的是( ) A.v增大時(shí),L減小 B.v增大時(shí),L增大 C.v增大時(shí),t減小 D.v增大時(shí),t增大 B [紅蠟塊沿玻璃管上升
7、的高度和速度不變,運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變,由合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性知,玻璃管勻速運(yùn)動(dòng)的速度越大,則合速度越大,合位移越大,選項(xiàng)B正確。] 4.(人教版必修2P7T2改編)(多選)跳傘表演是人們普遍喜歡的觀賞性體育項(xiàng)目,如圖所示,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從直升機(jī)上由靜止跳下后,在下落過(guò)程中將會(huì)受到水平風(fēng)力的影響,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.風(fēng)力越大,運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)間越長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)員可完成更多的動(dòng)作 B.風(fēng)力越大,運(yùn)動(dòng)員著地速度越大,有可能對(duì)運(yùn)動(dòng)員造成傷害 C.運(yùn)動(dòng)員下落時(shí)間與風(fēng)力無(wú)關(guān) D.運(yùn)動(dòng)員著地速度與風(fēng)力無(wú)關(guān) BC [運(yùn)動(dòng)員同時(shí)參與了兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),豎直方向向下落和水平方向隨風(fēng)飄,兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生,相互獨(dú)
8、立,因而,水平風(fēng)速越大,落地的合速度越大,但落地時(shí)間不變,故選項(xiàng)B、C正確,A、D錯(cuò)誤。] 曲線運(yùn)動(dòng)條件與軌跡分析 [依題組訓(xùn)練] 1.(2019·江蘇黃橋中學(xué)模擬)關(guān)于物體的受力和運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物體在不垂直于速度方向的合力作用下,速度大小可能一直不變 B.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),某點(diǎn)的加速度方向就是通過(guò)這一點(diǎn)曲線的切線方向 C.物體受到變化的合力作用時(shí),它的速度大小一定改變 D.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,一定受到與速度不在同一直線上的外力作用 D [如果合力與速度方向不垂直,必然有沿速度方向的分力,速度大小一定改變,故A錯(cuò)誤;物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)某一點(diǎn)的曲
9、線的切線方向是該點(diǎn)的速度方向,而不是加速度方向,比如平拋運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;物體受到變化的合力作用時(shí),它的速度大小可以不改變,比如勻速圓周運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是一定受到與速度不在同一直線上的外力作用,故D正確。] 2.(2019·青島模擬)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng),從A到B速率逐漸減小,如圖所示,有四位同學(xué)用示意圖表示A到B的軌跡及速度方向和加速度的方向,其中正確的是( ) A B C D A [由于質(zhì)點(diǎn)的速率逐漸減小,則加速度方向與速度方向夾角大于90°;因?yàn)榍€運(yùn)動(dòng)中,加速度指向軌跡的“凹側(cè)”,可知A正確,B、C、D錯(cuò)誤。] (1)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),
10、速度沿軌跡的切線方向,合力指向軌跡凹側(cè),可以速記為“無(wú)力不彎,力速兩邊”,如圖所示。 (2)因?yàn)樗俣炔荒馨l(fā)生突變,所以曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡也不能突變,除非速度和加速度同時(shí)減小為零并立刻開(kāi)始沿其他方向加速運(yùn)動(dòng)。 (3)若合外力的方向與速度方向夾角成銳角,則物體速率增大,如圖所示,若兩者夾角為鈍角,則速率減小。 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 [依題組訓(xùn)練] 1.分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 等時(shí)性 各個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開(kāi)始,同時(shí)結(jié)束,經(jīng)歷時(shí)間相等(不同時(shí)的運(yùn)動(dòng)不能合成) 等效性 各分運(yùn)動(dòng)疊加起來(lái)與合運(yùn)動(dòng)有完全相同的效果 獨(dú)立性 一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí),各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,互不影響
11、 2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)算法則 運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量,即位移、速度、加速度的合成與分解,由于它們均是矢量,故合成與分解都遵守平行四邊形定則。 3.合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)判斷 (1)加速度(或合外力) (2) [題組訓(xùn)練] 1.(多選)互成角度α(α≠0,α≠180°)的一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)( ) A.有可能是直線運(yùn)動(dòng) B.一定是曲線運(yùn)動(dòng) C.有可能是勻速運(yùn)動(dòng) D.一定是勻變速運(yùn)動(dòng) BD [互成角度的一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)與一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)合成后,加速度不變,是勻變速,且合速度的方向與合加速度的方向不在一條直線上,故其做曲線運(yùn)動(dòng),所以選B、D。
12、] 2.某人騎自行車以4 m/s的速度向正東方向行駛,天氣預(yù)報(bào)報(bào)告當(dāng)時(shí)是正北風(fēng),風(fēng)速為4 m/s,那么,騎車人感覺(jué)到的風(fēng)向和風(fēng)速為( ) A.西北風(fēng) 風(fēng)速為4 m/s B.西北風(fēng) 風(fēng)速為4 m/s C.東北風(fēng) 風(fēng)速為4 m/s D.東北風(fēng) 風(fēng)速為4 m/s D [以騎車人為參考系,人向正東方向騎行,感覺(jué)風(fēng)刮向正西,風(fēng)速大小為v1=4 m/s,當(dāng)時(shí)有正北風(fēng),人感覺(jué)到的風(fēng)刮向?yàn)檎?,風(fēng)速為v2=4 m/s,如圖所示,可求得人感覺(jué)到的風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng),風(fēng)速為v=4 m/s,D正確。] 3.(2019·河北邯鄲模擬)質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng),在x軸方向的速度—
13、時(shí)間圖象和y軸方向的位移—時(shí)間圖象分別如圖甲、乙所示,下列說(shuō)法正確的是( ) 甲 乙 A.質(zhì)點(diǎn)的初速度大小為3 m/s B.質(zhì)點(diǎn)所受的合外力大小為3 N C.質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向垂直 D.2 s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6 m/s B [通過(guò)圖甲可以看出質(zhì)點(diǎn)在x軸方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為vx=3 m/s;通過(guò)圖乙可以看出質(zhì)點(diǎn)在y軸方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為vy=4 m/s,因此質(zhì)點(diǎn)的初速度為v0==5 m/s,故A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)在y軸方向上做勻速運(yùn)動(dòng),所受合力為零,在x軸方向加速度為ax== m/s2=1.5 m/s2,由牛頓第二定律可知,質(zhì)
14、點(diǎn)在x軸方向所受合力為Fx=max=3 N,所以質(zhì)點(diǎn)所受合外力為3 N,故B正確;質(zhì)點(diǎn)初速度方向與x軸方向成銳角,與合外力方向不垂直,故C錯(cuò)誤;在2 s末,質(zhì)點(diǎn)在x軸方向分速度為6 m/s,y軸方向分速度為4 m/s,合速度為2 m/s,故D錯(cuò)誤。] 小船渡河問(wèn)題 [講典例示法] 1.船的實(shí)際運(yùn)動(dòng):是水流的運(yùn)動(dòng)和船相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。 2.三種速度:船在靜水中的速度v船、水的流速v水、船的實(shí)際速度v。 3.兩類問(wèn)題、三種情景 渡河時(shí)間最短 當(dāng)船頭方向垂直河岸時(shí),渡河時(shí)間最短,最短時(shí)間tmin= 渡河位移最短 如果v船>v水,當(dāng)船頭方向與上游河岸夾角θ滿足v船cos
15、 θ=v水時(shí),合速度垂直河岸,渡河位移最短,等于河寬d
如果v船 16、因?yàn)榉诌\(yùn)動(dòng)之間具有獨(dú)立性和等時(shí)性,故小船渡河的時(shí)間等于垂直于河岸方向的分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,即
t== s=50 s
小船沿水流方向的位移
x水=v水t=2×50 m=100 m
即船將在正對(duì)岸下游100 m處靠岸。
(2)要使小船到達(dá)正對(duì)岸,合速度v應(yīng)垂直于河岸,如圖甲所示,則
甲
cos θ===
故θ=60°
即船的航向與上游河岸成60°角,渡河時(shí)間
t== s= s。
(3)考慮一般情況,設(shè)船頭與上游河岸成任意角β,如圖乙所示。船渡河的時(shí)間取決于垂直于河岸方向的分速度v⊥=v船sin β,故小船渡河的時(shí)間為t=,當(dāng)β=90°,即船頭與河岸垂直時(shí),渡河時(shí)間最短,最短時(shí)間 17、tmin=50 s。
乙
(4)因?yàn)関船=3 m/s<v水=5 m/s,所以船不可能垂直河岸橫渡,不論航向如何,總被水流沖向下游。如圖丙所示,設(shè)船頭(v船)與上游河岸成θ角,合速度v與下游河岸成α角,可以看出:α角越大,船漂向下游的距離x′越短。以v水的矢尖為圓心,以v船的大小為半徑畫(huà)圓,當(dāng)合速度v與圓相切時(shí),α角最大。
丙
則cos θ==,故船頭與上游河岸的夾角θ=53°
又==,代入數(shù)據(jù)解得x′≈267 m。
[答案] 見(jiàn)解析
“三模型、兩方案、兩確定”解決小船渡河問(wèn)題
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1.有一條兩岸平直、河水均勻流動(dòng),流速恒為v的大河。一條小船渡 18、河,去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直,回程時(shí)行駛路線與河岸垂直,小船在靜水中的速度大小為?;爻膛c去程所用時(shí)間之比為( )
A.3∶2 B.2∶1
C.3∶1 D.2∶1
B [設(shè)河寬為d,則去程所用的時(shí)間t1==;返程時(shí)的合速度:v′==,回程的時(shí)間為:t2==;故回程與去程所用時(shí)間之比為t2∶t1=2∶1,選項(xiàng)B正確。]
2.(2019·濰坊統(tǒng)考)如圖所示,河水由西向東流,河寬為d=800 m,河中各點(diǎn)的水流速度大小為v水,各點(diǎn)到較近河岸的距離為x,v水與x的關(guān)系為v水=x(m/s)(x的單位為m)。讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河,小船劃水速度大小恒為v船=4 m/s。則下列說(shuō)法正確的 19、是( )
A.小船渡河的軌跡為直線
B.小船在河水中的最大速度是5 m/s
C.小船在距南岸200 m處的速度小于在距北岸200 m處的速度
D.小船渡河的時(shí)間是160 s
B [由題意可知,小船在南北方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),在東西方向上先加速,到達(dá)河中間后再減速,小船的合運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng),即小船渡河的軌跡為曲線,A錯(cuò)誤;當(dāng)小船運(yùn)動(dòng)到河中間時(shí),東西方向上的分速度最大,為×400 m/s=3 m/s,此時(shí)小船的合速度最大,可得最大值vm=5 m/s,B正確;由v水與x的關(guān)系可知,水流在距南岸200 m處的速度等于在距北岸200 m處的速度,故小船在距南岸200 m處的速度等于在距北岸 20、200 m處的速度,C錯(cuò)誤;小船的渡河時(shí)間t==200 s,D錯(cuò)誤。]
3.(多選)如圖所示,某河寬d=150 m,水流的速度大小為v1=1.5 m/s,一小船以靜水中的速度v2渡河,且船頭方向與河岸成θ角,小船恰好從河岸的A點(diǎn)沿直線勻速到達(dá)河對(duì)岸的B點(diǎn);若船頭方向保持不變,小船以v2的速度航行,則小船從河岸的A點(diǎn)沿與河岸成60°角的直線勻速到達(dá)河對(duì)岸的C點(diǎn)。下列判斷正確的是( )
A.v2=1.5 m/s
B.θ=30°
C.小船從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間為100 s
D.小船從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間為 s
BD [小船速度合成情況如圖所示。則小船從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程,有v2c 21、os θ=v1,小船從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程,根據(jù)正弦定理有=,解得θ=30°,v2= m/s,A錯(cuò)誤,B正確;小船從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間t1==100 s,從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t2== s,C錯(cuò)誤,D正確。]
4.如圖所示,河水流動(dòng)的速度為v,且處處相同,河寬度為a。在船下水點(diǎn)A的下游距離為b處是瀑布。為了使小船渡河安全(不掉到瀑布里去),則( )
A.小船船頭垂直河岸渡河時(shí)間最短,最短時(shí)間為t=
B.小船軌跡垂直河岸渡河位移最小,渡河速度最大,最大速度為vmax=
C.當(dāng)小船沿軌跡AB渡河時(shí),船在靜水中的最小速度為vmin=
D.當(dāng)小船沿軌跡AB渡河時(shí),船在靜水中的最小速度 22、為vmin=
D [當(dāng)小船船頭垂直河岸渡河,時(shí)間最短,最短時(shí)間為t=,且t必須小于或等于,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小船軌跡垂直河岸渡河,位移最小,大小為a,但船頭必須指向上游,合速度不是最大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小船沿軌跡AB運(yùn)動(dòng),船在靜水中的速度最小時(shí),船頭方向與AB垂直,可得vmin=,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。]
1.模型特點(diǎn)
沿繩(桿)方向的速度分量大小相等。
2.思路與方法
合速度→繩(桿)拉物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度v
分速度→
方法:v1與v2的合成遵循平行四邊形定則。
3.解題的原則
把物體的實(shí)際速度分解為垂直于繩(桿)和平行于繩(桿)兩個(gè)分量,根據(jù)沿繩(桿)方向的分速度大小相等 23、求解。常見(jiàn)的模型如圖所示。
甲 乙
丙 丁
[示例] 一輕桿兩端分別固定質(zhì)量為mA和mB的兩個(gè)小球A和B(均可視為質(zhì)點(diǎn))。將其放在一個(gè)光滑球形容器中從位置1開(kāi)始下滑,如圖所示,當(dāng)輕桿到達(dá)位置2時(shí)球A與球形容器球心等高,其速度大小為v1,已知此時(shí)輕桿與水平方向成θ=30°角,B球的速度大小為v2,則( )
A.v2=v1 B.v2=2v1
C.v2=v1 D.v2=v1
思路點(diǎn)撥:(1)兩個(gè)小球的速度都可分解為沿桿方向和垂直桿方向的兩個(gè)分速度。
(2)桿的長(zhǎng)度不變,兩小球在沿桿方向的速度相等。
[解析] 因球A與球形容器球心等高,則此時(shí)其速 24、度方向豎直向下,將速度v1分解如圖所示。
由圖可知:v11=v1sin 30°=v1,
對(duì)球B分析知,球B此時(shí)速度方向與桿所在直線夾角為α=60°,如圖所示,將球B的速度v2分解。由圖可知
v21=v2cos 60°=v2。
又沿桿方向兩球分速度相等,即v21=v11,解得v2=v1,選項(xiàng)C正確。
[答案] C
繩(桿)牽連物體的分析技巧
(1)先確定合速度的方向(物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向)。
(2)分析合運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的實(shí)際效果:一方面使繩或桿伸縮;另一方面使繩或桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
(3)確定兩個(gè)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,沿繩或桿方向的分速度大小相同。
25、
[即時(shí)訓(xùn)練]
1.(2019·遼寧瓦房店三中期中)如圖所示,A、B兩物體系在跨過(guò)光滑定滑輪的一根輕繩的兩端,當(dāng)A物體以速度v向左運(yùn)動(dòng)時(shí),系A(chǔ)、B的繩分別與水平方向成α、β角,此時(shí)B物體的速度大小為( )
A. B. C. D.
D [將A物體的速度沿著繩子方向與垂直繩子方向進(jìn)行分解,如圖所示,則A在沿繩方向的速度大小為vcos α;將B物體的速度沿著繩子方向與垂直繩子方向進(jìn)行分解,則B在沿著繩子方向的速度大小為vBcos β,由于沿著繩子方向速度大小相等,所以有vcos α=vBcos β,因此vB=,且方向向右,選項(xiàng)D正確。]
2.(2019·陜西寶雞二模)如圖 26、所示的機(jī)械裝置可以將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連桿AB、OB可繞圖中A、B、O三處的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),連桿OB在豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)可通過(guò)連桿AB使滑塊在水平橫桿上左右滑動(dòng)。已知OB桿長(zhǎng)為L(zhǎng),繞O點(diǎn)沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)且角速度為ω,當(dāng)連桿AB與水平方向夾角為α,AB桿與OB桿的夾角為β時(shí),滑塊的水平速度大小為( )
A. B. C. D.
D [設(shè)滑塊的速度大小為v,A點(diǎn)的速度的方向沿水平方向,如圖將A點(diǎn)的速度進(jìn)行分解,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知,A點(diǎn)在沿桿AB方向的分速度為vA分=vcos α,B點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),實(shí)際速度是圓周運(yùn)動(dòng)的線速度,可以分解為沿桿方向的分速度和垂直于桿方向的分速度,如圖,設(shè)B的線速度為v′,設(shè)v′與桿AB夾角為θ,由幾何知識(shí)可知θ=β-,則vB分=v′·cos θ=v′cos(90°-β)=v′sin β,v′=ωL,二者沿桿AB方向的分速度是相等的,即vA分=vB分,聯(lián)立可得v=,故D正確。]
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