高考物理一轮知识清单-曲线运动（解析版）

这是一份高考物理一轮知识清单-曲线运动（解析版），共16页。学案主要包含了曲线运动3，曲线运动的条件3，曲线运动的轨迹与速度，关联速度模型7，平抛运动的临界问题11等内容，欢迎下载使用。

①掌握曲线运动的条件和特点，轨迹与速度、合力三者之间的关系；
②掌握运动的合成与分解，并会将其运用到曲线运动问题的求解，例如小船渡河模型和关联速度模型等；
③掌握平抛运动的规律，学会分析和计算，学会处理平抛运动与斜面、圆等结合的问题以及临界问题；
④掌握斜抛运动的规律，学会分析和计算；
⑤掌握类平抛运动的规律，学会分析和计算。
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc16609" 核心考点01 曲线运动
\l "_Tc22755" 一、曲线运动3
\l "_Tc26894" 二、曲线运动的条件3
\l "_Tc32042" 三、曲线运动的轨迹与速度、合力的关系4
\l "_Tc13921" 核心考点02 运动的合成与分解5
\l "_Tc15793" 一、运动的合成与分解5
\l "_Tc6217" 二、确定合运动性质的方法5
\l "_Tc6217" 三、小船渡河模型6
\l "_Tc6217" 四、关联速度模型7
\l "_Tc24812" 核心考点03 平抛运动9
\l "_Tc3541" 一、平抛运动9
\l "_Tc22626" 二、平抛运动物理量的求解9
\l "_Tc22626" 三、平抛运动在斜面上的三种类型10
\l "_Tc22626" 四、平抛运动与圆面结合的三种类型11
\l "_Tc22626" 五、平抛运动的临界问题11
\l "_Tc28929" 核心考点04 斜抛运动12
\l "_Tc18914" 一、斜抛运动 PAGEREF _Tc18914 \h 12
\l "_Tc26956" 二、斜抛运动物理量的求解 PAGEREF _Tc26956 \h 13
\l "_Tc28929" 核心考点04 类平抛运动14
\l "_Tc26956" 一、类平抛运动 PAGEREF _Tc26956 \h 14
\l "_Tc26956" 二、求解方法 PAGEREF _Tc26956 \h 15
\l "_Tc26956" 三、重要推论 PAGEREF _Tc26956 \h 15
核心考点01 曲线运动
一、曲线运动
1、运动特点
①速度方向：质点在某点的速度，沿曲线上该点的切线方向．
②运动性质：做曲线运动的物体，速度的方向时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动。
曲线运动的速度：
切线的概念：如下图所示，过曲线上的 A、B 两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。设想B点逐渐沿曲线向A点移动，这条割线的位置也就不断变化。当B点非常非常接近A点时，这条割线就叫做曲线在A点的切线。
当B点越来越靠近A点时，质点的平均速度方向将越来越接近 A 点的切线方向。当B点与A点的距离接近0时，质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向。
曲线运动的性质：
质点在某一时刻(某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处的切线方向一致，故其速度的方向时刻改变；物体做曲线运动时，速度方向一定变化，但速度的大小不一定变化。
由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因为速度是矢量，物体的速度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动，一定有加速度，但加速度不一定变化。
【注意】曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。
二、曲线运动的条件
1、动力学角度
物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上。
【注意】动力学角度这包含三个内容：①初速度不为零；②合力不为零；③合力方向与速度方向不共线。
2、运动学角度
物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一条直线上。
3、运动性质的判断
①直线运动或曲线运动的判断：看合力方向(或加速度的方向)和速度方向是否在同一直线上。
②匀变速运动或非匀变速运动的判断：合力为恒力(或加速度恒定)，物体做匀变速运动；合力为变力(或加速度变化)，物体做非匀变速运动。
运动类型如下表所示：
三、曲线运动的轨迹与速度、合力的关系
1、速度方向、合力方向及运动轨迹三者的关系
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，夹在速度方向与合力方向之间。并向合力方向弯曲，也就是合力指向运动轨迹的凹侧。如下图所示：
【注意】速度方向与运动轨迹相切；合力方向指向曲线的“凹”侧；运动轨迹一定夹在速度方向和合力方向之间。
2、速度大小的增减判断
①当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大；②当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小；③当合外力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。
3、曲线运动的总结
核心考点2 运动的合成与分解
一、运动的合成与分解
1、基本概念
如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动，参与的几个运动就是分运动。①运动的合成：已知分运动求合运动；②运动的分解：已知合运动求分运动．
【注意】物体实际运动的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分运动的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度。
2、合成与分解法则
运动的合成与分解是指位移、速度、加速度的合成与分解。其合成、分解遵循平行四边形定则。
【注意】对速度v进行分解时，不能随意分解，应按物体的实际运动效果进行分解。合速度可能比分速度大，也可能比分速度小，还可能和分速度大小相等。
3、合运动与分运动的关系
等时性：各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同；
等效性：各分运动的共同效果与合运动的效果相同；
同体性：各分运动与合运动是同一物体的运动；
独立性：各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响。
二、确定合运动性质的方法
分析两个直线运动的合运动的性质时，应先根据平行四边形定则，确定合运动的合初速度v0和合加速度a，然后进行判断：
（1）匀变速运动和轨迹曲直的判断：
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加速度\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(恒定：匀变速运动,变化：非匀变速运动)),加速度方向与速度方向\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(共线：直线运动,不共线：曲线运动))))
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，夹在速度方向与合力方向之间。并向合力方向弯曲，也就是合力指向运动轨迹的凹侧。
（2）互成角度的两个直线运动的合运动性质和轨迹的判断
三、小船渡河模型
1、模型特点
小船在河流中实际的运动可视为船同时参与了这样两个分运动：①船在静水中的运动，它的方向与船身的指向相同；②水流的运动(即速度等于水的流速)，它的方向与河岸平行。
2、解决问题的关键
正确区分船的分运动和合运动。
【注意】分运动：船的航行方向也就是船头指向。合运动：船的运动方向也就是船的实际运动方向。一般情况下与船头指向不一致。
3、求解方法
如图，有一条宽为的河道，小船从岸边某点渡河，渡河过程中始终保持船头与河岸垂直，小船在静水中的速度大小为，水流速度为，下列说法正确的是（ ）
A．小船在河水中行驶轨迹为曲线
B．小船在河水中的速度为
C．小船渡河时间为
D．小船在渡河过程中位移大小为
【答案】C
【详解】A．由于小船在静水中的速度、水流速度均恒定，故小船的合速度恒定，小船在河水中做匀速直线运动，轨迹为直线，A错误；
B．小船在河水中的速度为：，B错误；
C．小船渡河过程中始终保持船头与河岸垂直，故渡河时间为：，C正确；
D．小船沿河流方向的位移为：，小船在渡河过程中位移大小为：D错误。
四、关联速度模型
1、模型特点
关联体一般是两个或两个以上由轻绳或轻杆联系在一起，或直接挤压在一起的物体，它们的运动简称为关联运动。一般情况下，在运动过程中，相互关联的两个物体不是都沿绳或杆运动的，即二者的速度通常不同，但却有某种联系，我们称二者的速度为“关联”速度。
2、分析思路
合速度：物体实际运动的方向就是合运动的方向，即合速度的方向；
分速度：沿绳或杆的速度和与绳或杆垂直的速度。
【注意】该类模型的特点是沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等。
3、常见的模型分解
如图所示，一工人利用定滑轮和轻质细绳将货物提升到高处．已知该工人拉着绳的一端从滑轮的正下方水平向右匀速运动，速度大小恒为v，直至轻绳与竖直方向夹角为600．若滑轮的质量和摩擦阻力均不计，则该过程（ ）
A．货物也是匀速上升 B．绳子的拉力大于货物的重力
C．末时刻货物的速度大小为 D．工人做的功等于货物动能的增量
【答案】B
【分析】人的运动是合运动，其速度v沿绳子方向的分速度大小等于货物的速度，根据几何关系得出货物的速度，再分析其变化．然后根据牛顿第二定律求出绳的拉力T和物体的重力mg的关系．
【详解】由题意可知，将人的速度v沿绳子和垂直于绳方向分解，如图所示，沿绳的速度大小等于货物上升的速度大小，v货=vsinθ，θ随人向右运动逐渐变大，sinθ变大，若v不变，故货物运动的速度要变大，故A错误．
货物的加速度向上，由牛顿第二定律可知其合力向上，则绳的拉力T大于物体的重力mg，故B正确；末时刻货物的速度大小为v货=vsin600=v，选项C错误；根据能量关系可知，工人做的功等于货物动能和重力势能的增量之和，D错误．故选B．
核心考点3 平抛运动
一、平抛运动
1、定义
以一定的初速度沿水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动。
2、性质
平抛运动是加速度为g的匀加速曲线运动，其运动轨迹是抛物线。
3、平抛运动的条件
v0≠0，沿水平方向；只受重力作用。
4、研究方法
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
5、运动规律
水平方向：做匀速直线运动，速度：vx＝v0，位移：x＝v0t；
竖直方向：做自由落体运动，速度：vy＝gt，位移：y＝eq \f(1,2)gt2；
合速度为即，方向：v与水平方向夹角为，即。
合位移为即，S与水平方向夹角为，即。
6、运动图示
【注意】重要推论：①做平抛运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点；②速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为θ，则。
二、平抛运动物理量的求解
平抛运动的分解技巧：①如果知道速度的大小或方向，应首先考虑分解速度；②如果知道位移的大小或方向，应首先考虑分解位移。
平抛运动的分解方法：①沿水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动；②沿斜面方向的匀加速运动和垂直斜面方向的匀减速运动。
【注意】画出速度(或位移)分解图，通过几何知识建立合速度(或合位移)、分速度(或分位移)及其方向间的关系，通过速度(或位移)的矢量三角形求解未知量。
三、平抛运动在斜面上的三种类型
【注意】在斜面上以不同的初速度水平抛出的物体，若落点仍在斜面上，则存在以下规律：①物体竖直位移与水平位移之比是同一个常数，这个常数等于斜面倾角的正切值；②物体的运动时间与初速度成正比；③物体落在斜面上，位移方向相同，都沿斜面方向；④物体落在斜面上时的速度方向平行；由推论tanα＝2tanθ知，物体落回斜面的速度方向取决于斜面倾角，与初速度的大小无关；⑤当物体的速度方向与斜面平行时，物体离斜面的距离最远。
四、平抛运动与圆面结合的三种类型
【注意】一般题中常出现一个圆心角，通过这个圆心角，就可找出速度的方向及水平位移和竖直位移的大小，再用平抛运动的规律列方程求解。
五、平抛运动的临界问题
1、平抛运动临界问题解决的重点
对题意进行分析，提取实际模型并提炼出关于临界条件的关键信息。此类问题的临界条件：通常为位置关系的限制或速度关系的限制，列出竖直方向与水平方向上的方程，将临界条件代入即可求解。
在分析此类问题时一定要注意从实际出发寻找临界点，画出物体运动过程的草图，明确临界条件。
2、解题思路

图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】设斜坡倾角为，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
可得
运动员在水平段做匀速直线运动，加速度
运动员从点飞出后做平抛运动，加速度为重力加速度
设在点的速度为，则从点飞出后速度大小的表达式为
由分析可知从点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线，且
C正确，ABD错误。
故选C。
核心考点4 斜抛运动
一、斜抛运动
1、定义：
将物体以v沿斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动。
2、性质
加速度恒为g的匀变速曲线运动，轨迹是抛物线。
3、运动规律
水平方向：不受外力，以为初速度做匀速直线运动；水平位移；
竖直方向：竖直方向只受重力，初速度为，做竖直上抛运动；任意时刻的速度公式是，位移公式为。
4、运动图示
轨迹方程为：，为抛物线。
二、斜抛运动物理量的求解
如图所示，某同学将质量相同的三个物体从水平地面上的A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图上的1、2、3。若忽略空气阻力，在三个物体从抛出到落地过程中，下列说法正确的是（ ）
A．轨迹为1的物体重力的冲量最大B．轨迹为3的物体在最高点的速度最小
C．轨迹为2的物体在最高点的动能最大D．三个物体单位时间内速度变化量不同
【答案】A
【详解】A．三个物体做斜抛运动，则由斜抛运动规律，在竖直方向上可得
可知竖直方向上距离最高的物体运动时间最长，所以轨迹为1的物体运动时间最长。而重力的冲量为
由于三个物体质量相同，则轨迹为1的物体重力的冲量最大，故A正确；
B．根据斜抛运动规律，水平方向有
由于轨迹为3的物体运动时间最短，水平位移最大，所以轨迹为3的物体水平速度最大，在轨迹最高点时竖直速度为零，所以轨迹为3的物体在最高点的速度最大，故B错误；
C．物体在最高点的动能为
轨迹为3的物体水平速度最大，则轨迹为3的物体在最高点的动能最大，故C错误；
D．三个物体的加速度均为g，则三个物体的速度变化量均为
则三个物体单位时间内速度变化量相同，故D错误。
故选A。
核心考点5 类平抛运动
一、类平抛运动
1、定义：
在水平方向上不受力，维持初速度不变；在竖直方向上，存在一个恒力（区别于平抛运动的重力）。
2、受力特点
物体所受合力为恒力，且与初速度的方向垂直。
3、运动规律
水平方向：初速度v0方向做匀速直线运动；
竖直方向：做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝eq \f(F合,m)。
4、运动图示
二、求解方法
常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的匀加速直线运动，两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性。
特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解。
【注意】求解步骤：①根据物体受力特点和运动特点判断该问题是否属于类平抛运动问题； ②求出物体运动的加速度；③根据具体问题选择常规分解法还是特殊分解法将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向（即沿合力方向）的匀加速直线运动。
三、重要推论
做平抛运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如下图所示：
推导过程如下：。
速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为θ，则。
推导过程如下：。
如图所示，abcd是倾角为θ的光滑斜面，已知ab∥dc，ad、bc均与ab垂直。在斜面上的a点，将甲球以速度v0沿ab方向入射的同时，在斜面上的b点将乙球由静止释放，则以下判断正确的是( )
A．甲、乙两球不可能在斜面上相遇
B．甲、乙两球一定在斜面上相遇
C．甲、乙两球在斜面上运动的过程中，总是在同一水平线上
D．甲、乙两球在斜面上运动的过程中，在相同时间内速度的改变可能不相同
【答案】C
【详解】ABC．甲做类平抛运动，乙做初速度为零的匀加速直线运动，与类平抛运动沿斜面向下方向上的运动规律相同，可知甲乙两球在斜面上运动的过程中，相同时间内沿斜面向下的位移相同，即总是在同一水平线上，若斜面足够长，两球一定会在斜面上相遇，但是斜面不是足够长，所以两球不一定在斜面上相遇，故AB错误，C正确；
D．因为甲乙两球的加速度相同，则相同时间内速度的变化量相同，故D错误。
故选C。
常考考点
真题举例
斜抛运动
2024·江苏·高考真题
平抛运动速度的计算
2024·湖北·高考真题
斜抛运动
2024·福建·高考真题
平抛运动
2024·浙江·高考真题
F(a)与v的方向
轨迹特点
加速度特点
运动性质
F(a)＝0
直线
a＝0
匀速直线运动
共线
a恒定
匀变速直线运动
a不恒定
非匀变速直线运动
不共线
曲线
a恒定
匀变速曲线运动
a不恒定
非匀变速曲线运动
分运动
合运动
矢量图
条件
两个匀速直线运动
匀速直线运动
a＝0
一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动
匀变速曲线运动
a与v成α角
两个初速度为零的匀加速直线运动
初速度为零的匀加速直线运动
v0＝0
两个初速度不为零的匀加速直线运动
匀变速直线运动
a与v方向相同
匀变速曲线运动
a与v成α角
模型解读
分运动1
分运动2
合运动
运动
船相对于静水的划行运动
船随水漂流的运动
船的实际运动
速度本质
发动机给船的速度
水流给船的速度
船相对于岸的速度
速度方向
沿船头指向
沿水流方向
合速度方向,轨迹(切线)方向
渡河时间最短情景
①渡河时间只与船垂直于河岸方向的分速度有关,与水流速度无关。
②渡河时间最短:船头正对河岸时,渡河时间最短, (d为河宽)。
渡河位移最短情景
①若v船>v水，当船头方向与上游河岸夹角θ满足v船cs θ＝v水时，合速度垂直河岸，渡河位移最短，且xmin＝d
②若v船