运动的合成与分解问题归类分析
曹惠敏
运动的合成与分解是处理曲线运动问题的基本方法.运动合成与分解的实质是对描述物体运动的参量(位移、速度、加速度等)进行合成与分解.准确分析确定物体的合运动(物体的实际运动为合运动)、物体的分运动(物体按运动效果进行分解的运动)是解题的关键.
一、运动性质分析
例1 如图1甲所示,起重机将货物沿竖直方向匀加速吊起,同时又沿横梁水平匀速向右运动.此时,站在地面上观察,货物运动的轨迹可能是图乙中的
解析货物的运动可以分解为两个相互垂直的运动,一是竖直向上的匀加速运动,二是水平向右的匀速运动.其合运动是曲线运动,运动的加速度方向竖直向上,运动轨迹应弯向受力的一侧,所以站在地面上的人观察到货物的运动轨迹应是C图,C正确.
变式1:某质点在水平面上的直角坐标系xOy坐标平面内运动的轨迹如图2所示,下面判断正确的是()
A.若质点在戈方向始终做匀速运动,则在y方向也始终做匀速运动
B.若质点在x方向始终做匀速运动,则在y方向先加速后减速运动
C.若质点在y方向始终做匀速运动,则在x方向也始终做匀速运动
D.若质点在y方向始终做匀速运动,则在x方向先加速后减速运动
二、抛体运动
例2 如图3所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上的M、N点,两球运动的最大高度相同.空气阻力不计,则()
A.B的加速度比4的大
B.B的飞行时间比4的长
C.B在最高点的速度比4在最高点的大
D.B在落地时的速度比4在落地时的大
解析A、B都只受重力,所以加速度相同,A错.时间由竖直方向高度决定,高
变式2:如图4所示,在竖直平面的xOy坐标系中,Oy竖直向上,Ox水平向右.设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力,一小球从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出,初速度为vo=4m/s,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M点所示,坐标格为正方形,取g=10m/S?.
(1)小球在M点的速度v1;
(2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N;
(3)小球到达N点的速度v2的大小.
三、渡河问题
例3 一条宽为d的河,水流速度为Vl,船在静水中的速度为v2.
(1)怎样渡河时间最短?最短时间是多少?
(2)若v1 (3)若Vl>v2,怎样渡河船漂向下游的距离最短?
解析 (1)只有v2对渡河有帮助,当v2垂直河岸时,渡河时间最短,此时船身与河岸垂直.渡河位移最短:
(2)若v1 (3)若v1>v2,则船头垂直于合速度方向时渡河位移最短.如图5所示,此时渡河的最小位移为Smin
变式3:下列图中实线为河岸,河水的流动方向如图中v的箭头所示,虚线为小船从河岸M驶向对岸Ⅳ的实际航线,则其中可能正确的是()
三、绳连接问题
例4 如图6所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体.若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2,则下列说法中正确的是()
A.物体做匀速运动,且v2=v1
B.物体做加速运动,且v2>V1
C.物体做加速运动,且v2 D.物体做减速运v1按右图进行分解,则v1' =V2,而vl'=vlcosθ,所以v2 变式4:如图7所示,人在岸上用轻绳拉船.若人匀速拉绳,则船将做()
A.匀速运动
B.匀加速运动
C.变加速运动 D.减速运动
答安
变式1:D
变式2:(1)6m/s
(3)4√10m/s
变式3:B
变式4:C
运动的合成与分解是处理曲线运动问题的基本方法.运动合成与分解的实质是对描述物体运动的参量(位移、速度、加速度等)进行合成与分解.准确分析确定物体的合运动(物体的实际运动为合运动)、物体的分运动(物体按运动效果进行分解的运动)是解题的关键.
一、运动性质分析
例1 如图1甲所示,起重机将货物沿竖直方向匀加速吊起,同时又沿横梁水平匀速向右运动.此时,站在地面上观察,货物运动的轨迹可能是图乙中的
解析货物的运动可以分解为两个相互垂直的运动,一是竖直向上的匀加速运动,二是水平向右的匀速运动.其合运动是曲线运动,运动的加速度方向竖直向上,运动轨迹应弯向受力的一侧,所以站在地面上的人观察到货物的运动轨迹应是C图,C正确.
变式1:某质点在水平面上的直角坐标系xOy坐标平面内运动的轨迹如图2所示,下面判断正确的是()
A.若质点在戈方向始终做匀速运动,则在y方向也始终做匀速运动
B.若质点在x方向始终做匀速运动,则在y方向先加速后减速运动
C.若质点在y方向始终做匀速运动,则在x方向也始终做匀速运动
D.若质点在y方向始终做匀速运动,则在x方向先加速后减速运动
二、抛体运动
例2 如图3所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上的M、N点,两球运动的最大高度相同.空气阻力不计,则()
A.B的加速度比4的大
B.B的飞行时间比4的长
C.B在最高点的速度比4在最高点的大
D.B在落地时的速度比4在落地时的大
解析A、B都只受重力,所以加速度相同,A错.时间由竖直方向高度决定,高
变式2:如图4所示,在竖直平面的xOy坐标系中,Oy竖直向上,Ox水平向右.设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力,一小球从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出,初速度为vo=4m/s,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M点所示,坐标格为正方形,取g=10m/S?.
(1)小球在M点的速度v1;
(2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N;
(3)小球到达N点的速度v2的大小.
三、渡河问题
例3 一条宽为d的河,水流速度为Vl,船在静水中的速度为v2.
(1)怎样渡河时间最短?最短时间是多少?
(2)若v1
解析 (1)只有v2对渡河有帮助,当v2垂直河岸时,渡河时间最短,此时船身与河岸垂直.渡河位移最短:
(2)若v1
变式3:下列图中实线为河岸,河水的流动方向如图中v的箭头所示,虚线为小船从河岸M驶向对岸Ⅳ的实际航线,则其中可能正确的是()
三、绳连接问题
例4 如图6所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体.若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2,则下列说法中正确的是()
A.物体做匀速运动,且v2=v1
B.物体做加速运动,且v2>V1
C.物体做加速运动,且v2
A.匀速运动
B.匀加速运动
C.变加速运动 D.减速运动
答安
变式1:D
变式2:(1)6m/s
(3)4√10m/s
变式3:B
变式4:C