小船渡河
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第13讲小船渡河模型1.(2021·辽宁)1935年5月,红军为突破“围剿”决定强渡大渡河。
首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突。
若河面宽300m,水流速度3m/s,木船相对静水速度1m/s,则突击队渡河所需的最短时间为()A.75s B.95s C.100s D.300s【解答】解:当静水速度与河岸垂直时,垂直于河岸方向上的分速度最大,则渡河时间最短,最短时间为:t=dv c=3001s=300s,故D正确,ABC错误;故选:D。
一.知识回顾1.模型构建(1)常规简单模型:实际运动是匀速直线运动在运动的合成与分解问题中,两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动。
若其中一个分运动的速度大小和方向都不变,另一个分运动的速度大小不变,方向在180°范围内(在速度不变的分运动所在直线的一侧)变化,我们对合运动或分运动的速度、时间、位移等问题进行研究。
这样的运动系统可看成“小船渡河模型”。
(2)较复杂模型:实际运动是曲线运动水速不变,但船在静水中速度变化;或者船在静水中速度不变,但水速大小变化。
2.模型特点(1)船的实际运动是随水流的运动和船相对静水的运动的合运动。
(2)三种速度:船在静水中的速度v船、水的流速v水、船的实际速度v合。
3.实际运动是匀速直线运动的两类问题、三种情景渡河时间最短当船头方向垂直河岸时,渡河时间最短,最短时间t min=dv船渡河位移最短如果v船>v水,当船头方向与上游河岸夹角θ满足v船cos θ=v水时,合速度垂直河岸,渡河位移最短,等于河宽d如果v 船<v 水,当船头方向(即v 船方向)与合速度方向垂直时,渡河位移最短,等于d v 水v 船5.解题方法:小船渡河问题有两类:一是求渡河时间,二是求渡河位移。
无论哪类都必须明确以下四点:(1)解决问题的关键:正确区分分运动和合运动,船的航行方向也就是船头指向,是分运动。
船的运动方向也就是船的实际运动方向,是合运动,一般情况下与船头指向不一致。
小船渡河模型一、模型建构1、小船渡河问题:小船运动时一个方向上的位移不变,求解最短运动时间和最小位移。
2、两类问题第一类:静水船速大于水流速度一条河宽度为L,水流速度为为v水, 已知船在静水中的航速v船,v 水<v船,(1)渡河最短时间?(2)渡河最小位移?如图所示,沿河岸和垂直河岸建立坐标系船速在y轴方向:v y=v船sinθ,渡河所需的时间:t=L/v y=L/v船sinθ在L、v船一定时,t随sinθ增大而减小当θ=90时,sinθ=1,最大,即船头与河岸垂直时,渡河时间最短t min=L/v船船的合速度v的方向与河岸垂直时,渡河的最小位移即河的宽度L。
沿河岸方向的速度分量:v x=v船cosθv水<v船时,v水=v x=v船cosθ即cosθ=v水/v船v合=v船sinθ垂直河岸,位移最小等于河宽L。
一、解题思路:1、沿河岸和垂直河岸建立坐标系2、比较船速沿河岸分速度与水速关系3、判断小船能否垂直渡河4、列方程求最小位移和渡河时间二、解题方法:运动的合成与分解三、解题关键点:1、合理分解速度2、确定渡河位移最小时船速的方向四、解题易错点1、渡河最短时间与水速和船速的大小关系无关2、静水船速小于水流速度时,最小第二类:静水船速小于水流速度一条河宽度为L,水流速度为为v水,已知船在静水中的航速v船,v 水>v船,渡河最小位移?如图所示,沿河岸和垂直河岸建立坐标系沿河岸方向的速度分量:v x=v船cosθv水>v船时,v x始终小于v水即v合不会垂直河岸,不能垂直渡河以v水的矢尖为圆心,v船为半径画圆,当与圆相切时α角最大。
α角越大,船到下游的距离x越短。
此时sinα=v船/v水,船的最短航程为X min=L/sinα=Lv船/v水二、例题精析例题、河宽60m,水流速度v1=2m/s,小船在静水中速度v2=3m/s,则:(1)它渡河的最短时间是多少?(2)最短航程是多少?【解答】(1)、当静水速的方向与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间t===20s;(2)、船在静水中的速度v2=3m/s,大于水流速度v1=2m/s,因此当船的合速度垂直河岸时,则渡河位移最小,即为河宽60m;三、针对训练1.甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河,河水流速为v0,船在静水中的速率均为v,甲、乙两船船头均与河岸成θ角,如图所示,已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点,乙船到达河对岸的B点,A、B之间的距离为L,则下列判断正确的是()A.甲乙船不可能同时到达对岸B.若仅是河水流速v0增大,则两船的渡河时间都变短C.不论河水流速v0如何改变,只要适当改变θ角甲船总能到达正对岸的A点D.若仅是河水流速v0增大,则两船到达对岸时,两船之间的距离仍然为L【解答】解:A、将小船的运动分解为平行于河岸和垂直于河岸两个方向,抓住分运动和合运动具有等时性,知甲、乙两船到达对岸的时间相等。
小船渡河问题归纳总结小船渡河问题是物理学中的一个经典问题,它涉及到相对运动、速度、时间和距离等多个物理概念。
以下是关于小船渡河问题的归纳总结,详细介绍:一、基本概念1. 小船渡河:指的是一个船只在河流中从一岸行驶到另一岸的过程。
2. 静水速度:船只在静止的水中行驶的速度,通常记为vc。
3. 河流速度:河流的流速,通常记为vs。
4. 合速度:船只在河流中的实际速度,是静水速度和河流速度的矢量和。
5. 渡河时间:船只从一岸出发到达另一岸所需要的时间。
6. 渡河距离:船只在水面上实际行驶的距离。
二、问题分类1. 最短时间渡河:在给定河宽和船只静水速度的条件下,求船只渡河的最短时间。
2. 最短距离渡河:在给定河宽和船只静水速度的条件下,求船只渡河的最短距离。
3. 指定地点渡河:船只需要在河对岸的指定地点登陆,求船只的行驶方向和速度。
三、解题方法1. 最短时间渡河:-当静水速度大于河流速度时,船只应该以静水速度垂直于河岸行驶,这样渡河时间最短。
-当静水速度小于河流速度时,船只无法垂直于河岸行驶,此时渡河时间取决于静水速度与河流速度的比值。
-当静水速度等于河流速度时,船只可以垂直于河岸行驶,渡河时间也是最短的。
2. 最短距离渡河:-当静水速度大于河流速度时,船只应该以静水速度与河流速度的比值确定合速度的方向,使得合速度垂直于河岸,这样渡河距离最短。
-当静水速度小于河流速度时,船只无法垂直于河岸行驶,此时渡河距离取决于静水速度与河流速度的比值。
-当静水速度等于河流速度时,船只可以垂直于河岸行驶,渡河距离也是最短的。
3. 指定地点渡河:-确定船只的合速度方向,使得合速度的方向与指定地点的连线垂直。
-计算合速度的大小,使得船只能够准确到达指定地点。
四、实际应用1. 航海导航:在航海过程中,船只需要在不同的水流速度和方向下,选择合适的行驶方向和速度,以达到目的地。
2. 水上救援:在进行水上救援时,救援船只需要根据河流的流速和救援地点的位置,选择合适的行驶方向和速度,以尽快到达救援地点。
小船渡河公式在学习物理的时候,咱们经常会碰到一个有趣的问题——小船渡河。
别小看这小船渡河,这里面的学问可大着呢!先来说说这小船渡河的公式到底是啥。
其实啊,就是关于小船在水流中怎么以最快速度、最短距离到达对岸的计算方法。
简单来讲,就是速度的合成与分解。
假设小船在静水中的速度是 v1,水流的速度是v2,河宽是 d。
当船头垂直河岸时,渡河时间最短,t = d / v1 。
要是想让渡河的位移最短,那船头就得斜向上游了,这时候就得好好算算角度啥的。
记得我之前教过一个学生,叫小李。
这孩子啊,聪明是聪明,就是碰到这小船渡河的问题就犯迷糊。
有一次上课,我在黑板上画了个大大的河流,还有一艘小小的船,给他详细讲解。
我一边讲,一边看着他的眼睛,想从他的眼神里看出他到底有没有听懂。
可这小李啊,眼睛直勾勾地盯着黑板,眉头皱得紧紧的,一副苦大仇深的模样。
我问他:“小李,听懂了没?”他摇摇头,小声说:“老师,我还是不太明白。
”我耐着性子又给他讲了一遍,还举了个生活中的例子。
我说:“你就想象你在游泳池里游泳,水流就像是泳池里的波浪推着你,你自己的速度就是你努力往前游的速度,那要想到达对岸的某个点,是不是得调整方向啊?”小李眨眨眼睛,好像有点明白了。
我赶紧趁热打铁,给他出了几道练习题。
结果呢,他还是错了不少。
我一看,这不行啊,得换个法子。
于是,我找了个课间,把他叫到办公室。
我拿出一张纸,又重新给他画起了图。
这次啊,我画得更仔细了,把速度的方向、大小都标得清清楚楚。
我一边画,一边给他解释:“你看啊,这水流速度就像是个调皮的小鬼,老是想把小船带偏,咱们就得让小船聪明点,找准方向。
”小李这次听得特别认真,还不时点点头。
终于,他露出了笑容,说:“老师,我懂了!”从那以后,每次碰到小船渡河的问题,他都能做得又快又准。
其实啊,小船渡河的公式不仅仅是几个数字和符号的组合,它背后反映的是我们对物体运动的理解。
就像我们在生活中,有时候也会像这小船一样,会遇到各种各样的“水流”,有困难,有阻碍。
小船过河问题轮船渡河问题:(1)处理方法:轮船渡河是典型的运动的合成与分解问题,小船在有一定流速的水中过河时,实际上参与了两个方向的分运动,即随水流的运动(水冲船的运动)和船相对水的运动(即在静水中的船的运动),船的实际运动是合运动。
1.渡河时间最少:在河宽、船速一定时,在一般情况下,渡河时间sin1船d dt,显然,当90时,即船头的指向与河岸垂直,渡河时间最小为vd ,合运动沿v 的方向进行。
2.位移最小若水船结论船头偏向上游,使得合速度垂直于河岸,位移为河宽,偏离上游的角度为船水cos若水船v v ,则不论船的航向如何,总是被水冲向下游,怎样才能使漂下的距离最短呢?如图所示,设船头v 船与河岸成θ角。
合速度v 与河岸成α角。
可以看出:α角越大,船漂下的距离x 越短,那么,在什么条件下α角最大呢?以v 水的矢尖为圆心,v 船为半径画圆,当v与圆相切时,α角最大,根据水船v v cos船头与河岸的夹角应为v水θv αABEv船v 水v船θvV水v 船θv 2v 1水船v v arccos,船沿河漂下的最短距离为:sin)cos (min 船船水v dv v x 此时渡河的最短位移:船水v dv d scos【例题】河宽d =60m ,水流速度v 1=6m /s ,小船在静水中的速度v 2=3m /s ,问:(1)要使它渡河的时间最短,则小船应如何渡河?最短时间是多少? (2)要使它渡河的航程最短,则小船应如何渡河?最短的航程是多少?★解析: (1)要使小船渡河时间最短,则小船船头应垂直河岸渡河,渡河的最短时间ss dt2030602(2)渡河航程最短有两种情况:①船速v 2大于水流速度v 1时,即v 2>v 1时,合速度v 与河岸垂直时,最短航程就是河宽;②船速v 2小于水流速度v l 时,即v 2<v 1时,合速度v 不可能与河岸垂直,只有当合速度v方向越接近垂直河岸方向,航程越短。
小船渡河问题归纳总结小船渡河问题是一个经典的数学难题,涉及到逻辑思维和数学推理。
在这个问题中,有一条河,河中有一只小船,以及一些不同速度的人。
考虑到小船只能承载一定数量的人,并且在渡河过程中船上的人数不能超过船的承载量,并给出各人的渡河速度,我们需要找到最短的时间完成所有人的过河。
首先,我们可以根据题目给出的条件得出以下结论:1. 渡河速度最慢的人需要始终伴随着船。
2. 若A、B两人渡河时间相同,则可以先让A渡河,再由A返回并让B渡河,而不影响总时间。
3. 若A、B两人渡河时间不同,则应让速度较快的人先行渡河,以减少总时间。
基于以上结论,我们可以提出一种基本的渡河策略:1. 将速度最慢的人与速度第二慢的人配对,让他们一起渡河。
这样可以保证渡河时间的最小值为这两人的时间之和。
2. 速度第二慢的人将船送回,速度最快的人与速度第三快的人一起渡河。
这样可以确保速度最快的人在返航时没有较慢的人在船上拖延时间。
3. 速度第三快的人将船送回,速度最慢的两个人一起渡河。
这样可以确保速度最快的人在返航时没有较慢的人在船上拖延时间。
4. 最后,速度第二快的人与速度最快的人一起渡河。
通过以上策略,我们可以保证总时间最短。
但是,需要注意的是,在实际操作过程中可能会出现一些特殊情况,需要灵活应对。
例如,当最慢的人数为奇数时,我们可能需要调整策略,让最快的两个人先行渡河,从而避免时间的浪费。
除了基本策略外,还有一些变体可以考虑。
在某些情况下,每个人的渡河速度可能是不确定的,我们只知道每个人之间的速度关系。
在这种情况下,我们可以利用排列组合的方法来找到最优解。
通过将不同速度的人进行排列组合,并计算每种组合的总时间,最终选择总时间最小的一种组合。
此外,我们还可以通过编程来解决小船渡河问题。
利用计算机的高速计算能力,我们可以根据题目给出的具体条件,通过编写算法来自动找到最优解,从而节省了人工计算的时间和精力。
这在实际生活中可能会更加便捷和高效。
高一物理小船渡河问题知识点
嘿,朋友们!今天咱来聊聊高一物理里超有意思的小船渡河问题呀!
你想想看,小船在河里要去到对岸,这就好像你要去一个你特别想去的地方,可不能瞎走对吧!这里面的门道可不少呢。
先说最短渡河时间,那就是让船头直直地指向对岸呀,就像你目标明确地直接朝着目的地冲刺一样!比如说,小船速度是 5 米每秒,河宽 20 米,那最短渡河时间不就是 20 除以 5 等于 4 秒嘛!
还有最短渡河位移呢!这就好比你想走最短的路到达目的地。
如果水流速度比较小,那小船可以斜着开,找到那个最合适的角度,让渡河的位移最短。
就好像你要避开一些障碍,找到最佳路线一样!比如水流速度是 3 米每秒,小船速度是 4 米每秒,那通过计算就能找到那个神奇的角度啦!
哎呀,这小船渡河问题是不是特别有趣呀!真的超级神奇的!我觉得学物理就是这么有意思,能发现好多生活中的奇妙现象呢!大家一定要好好学物理呀!。
小船渡河问题归纳总结引言小船渡河问题是一个经典的逻辑问题,通常用于考察人们在限制条件下寻找解决办法的能力。
本文将对小船渡河问题进行归纳总结,包括问题背景、常见解法以及相关思考等内容。
问题背景小船渡河问题通常描述为:有一条河流,一只小船和一些人要从一岸渡到对岸。
然而,根据以下限制条件,需找到一种方法满足所有人的渡河需求。
限制条件: 1. 小船每次只能搭载一至两个人; 2. 如果岸上有若干人,其中有一人在场,则可以使用小船; 3. 在任意一岸,如果岸上有人比待渡人数少,则小船必须离开,并将其他人带往对岸。
基本解法基本解法是指最简单且最直接的小船渡河问题解决方法。
1.初始状态下,将所有人和小船都放在河的一侧。
2.选定一种策略,例如每次渡船都尽量多带人,即每次渡船都将小船上的人数最大化。
3.重复以下步骤,直至所有人和小船都到达对岸:–将小船上的一至两个人带到对岸;–如果岸上有人数少于待渡人数的一侧,则将小船返回,将人带往对岸;–如果岸上没有人数少于待渡人数的一侧,则将小船返回并不带任何人。
4.完成渡河任务。
变体解法除了基本解法外,还有一些变体解法用于增加问题的难度,考察解决问题的灵活性和创造力。
以下是一些常见的变体解法。
1. 增加障碍物在河流中增加障碍物,如岩石、鳄鱼等,限制小船的移动。
解决这个问题需要额外的策略和判断。
2. 不同速度的人员假设不同的人员具有不同的渡河速度,解决这个问题需要合理安排人员的搭乘顺序,以达到最短的总渡河时间。
3. 具有特殊技能的人员假设某些人员具有特殊技能,例如划船或拆除障碍物等,解决这个问题需要合理利用特殊技能,提高渡河效率。
思考与拓展小船渡河问题是一个具有挑战性的逻辑问题,可以引发一些思考和拓展。
1.如何扩展问题规模?如果人员较多、小船的承载能力不同或对应岸上的人数限制不同,如何解决渡河问题?2.如何应用算法解决小船渡河问题?例如,可以使用图论中的最短路径算法来解决渡河问题。
物理小船渡河归纳总结小船渡河是物理学习中的一个重要实验,通过观察和分析小船在水流中的运动,可以揭示出很多物理规律和原理。
本文将对小船渡河的实验过程、原理以及相关实验结果进行归纳总结。
一、实验过程小船渡河实验通常包括以下步骤:1. 准备工作:选择一个适当的水槽,将水槽放置水平,加满水,并在水槽中放入适量的小石子作为水流。
2. 安装小船:在水槽中放入一个小船,并确保它能够自由地在水流中运动。
3. 控制水流:通过调整水龙头或调节水槽的倾斜角度,使水流的速度保持一定的稳定。
4. 观察运动:观察小船在水流中的运动情况,包括船的速度、运动轨迹以及所受的水流力等。
5. 记录实验数据:使用相应的仪器,测量和记录小船在不同水流速度下的运动情况和所受力的大小。
二、原理解释小船渡河的实验原理是基于流体力学的相关原理,其中主要包括以下几个方面:1. 流体的黏性:小船渡河实验中,水流的黏性会对小船的运动产生一定的影响。
黏性力会导致小船在水流中受到的摩擦力增加,使其速度减小。
2. 流体的惯性:水流的惯性力是小船渡河实验中的重要因素之一。
当水流通过小船时,会产生一个向后的力,使小船受到推动。
3. 流体的动力学平衡:小船渡河的实验中,小船所受的浮力和重力达到平衡,保持在水中的浸没状态。
三、实验结果分析根据进行过的小船渡河实验,可以得出以下几点总结和分析:1. 小船的速度与水流速度成正比。
当水流速度增大时,小船的速度也随之增加。
2. 小船的运动轨迹是弯曲的,呈现出斜线状。
这是由于水流对小船的推动力的方向和大小会随着小船在水流中的位置发生变化。
3. 小船受到的浮力与重力之间的平衡关系影响着小船在水中的浸没状态。
当浮力大于重力时,小船可以在水中浮起;当浮力小于重力时,小船则会沉入水中。
四、实验应用与拓展小船渡河实验不仅仅是一个学习物理的实验,也可以应用于实际生活中的一些场景,如水流的研究、船舶的设计等。
此外,可以通过改变实验的条件和参数,来进一步深入研究水流对物体运动的影响,以及探讨其他流体力学的规律和原理。
15-小船渡河问题D则的前提下,处理合运动和分运动关系时要灵活采用合适的方法,或用作图法,或用【解析】法,依情况而定。
可以借鉴力的合成和分解的知识,具体问题具体分析。
3. 小船过河:三种过河情况(1)过河时间最短:小船沿着上述不同的方向运动,走到对岸的时间是不相等的,由于运动的等时性知,在垂直于河岸上的速度越大则过河时间越短,所以此时应该调整小船沿着d 的方向运动,则求得最短时间为船v d t=m in(2)过河路径最短:第一种情况:当船速大于水速时从上图可以看出,当我们适当调整船头的方向,使得船在水流方向上的分速度等于水速,即21cos v v =θ此时水流方向上小船是不动的,小船的合速度即为V 向对岸运动,此时小船的最短位移为S d =第二种情况:船速小于水速,那么在水流方向上,船的分速度12cos v v θ<此时无论我们怎么调整船头的方向都没有办法保证水流方向的合速度为零,所以小船一定要向下游漂移,如图当合速度的方向与船相对水的速度的方向垂直时,合速度的方向与河岸的夹角最短,渡河航程最小;根据几何关系,则有:d s =12v v ,因此最短的航程是:21v s d v = 【典例精讲】1. 求最短位移典例1如图,小船在静水中航行速度为10 m/s ,水流速度为5 m/s ,为了在最短距离内渡河,则小船船头应该保持的方向为(图中任意两个相邻方向间的夹角均为30°)( )A . a 方向B . b 方向C . c 方向D . d 方向典例2船在静水中的航速为v 1,水流的速度为v 2,为使船行驶到河正对岸的码头,则v 1相对v 2的方向应为( )A .B .C .D .2. 求最短时间典例3小河宽为d ,河水中各点水流速度大小与各点到较近河岸边的距离成正比,即kx v =水,d v k o4=,x 是各点到近岸的距离.小船划水速度大小恒为v 0,船头始终垂直河岸渡河.则下列说法正确的是( )A .小船的运动轨迹为直线B .水流速度越大,小船渡河所用的时间越长C .小船渡河时的实际速度是先变小后变大D .小船到达离河对岸43d 处,船的渡河速度为02v3. 船速大于水速典例4(多选) 如图所示,某人由A 点划船渡河,船头指向始终与河岸垂直,则( )A .船头垂直河岸渡河所用时间最短B .小船到达对岸的位置为正对岸的B 点C .保持其他条件不变,小船行至河中心后,若水流速度突然增大,则渡河时间变长D .保持其他条件不变,小船行至河中心后,若水流速度突然增大,则渡河位移变大典例5(多选) 在宽度为d 的河中,水流速度为v 2,船在静水中速度为v 1(且v 1>v 2),方向可以选择,现让该船开始渡河,则该船( )A .可能的最短渡河时间为2v dB .可能的最短渡河位移为dC .只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关D .不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间和水速均无关4. 水速大于船速典例6 (多选)一船在静水中的速度是6m/s,要渡过宽为180m、水流速度为8 m/s的河流,则下列说法中正确的是( )A.船相对于地的速度可能是15m/sB.此船过河的最短时间是30sC.此船可以在对岸的任意位置靠岸D.此船不可能垂直到达对岸5. 综合题典例7 已知某船在静水中的速度为v1=4 m/s,现让船渡过某条河。
小船渡河问题知识点总结小船渡河问题通常涉及到数学逻辑、图论和排列组合等方面的知识。
解决这类问题需要玩家具备一定的数学逻辑能力,能够对问题进行分析、归纳和推理。
同时,还需要注意到一些常见的解题技巧和方法,比如状态空间搜索、限制条件推理和剪枝等。
以下是小船渡河问题的一些关键知识点总结:1. 状态空间搜索:小船渡河问题实质上是一个状态空间搜索问题。
在这个问题中,状态空间可以表示为一个状态图,其中每个节点代表一个状态,每条边代表一次渡河操作。
玩家需要通过搜索状态空间,找到一条能够满足所有条件的路径,使得所有的乘客都能够安全地渡河。
2. 限制条件推理:在解决小船渡河问题时,通常会存在一些限制条件,比如小船的容量、乘客之间的矛盾关系等。
玩家需要通过对这些限制条件进行推理和分析,找到一种合理的解决方法。
通常可以利用逻辑推理或者排除法,逐步缩小解空间,从而找到一个满足所有条件的解答。
3. 剪枝技巧:在搜索状态空间时,通常会遇到一些无效操作或者不必要的搜索路径。
玩家可以通过一些剪枝技巧,比如最优先搜索、启发式搜索等,来避免不必要的搜索,从而提高解题效率。
4. 数学逻辑:小船渡河问题还涉及到一些数学逻辑方面的知识,比如组合数学、排列组合等。
通过对乘客的数量、小船的容量等进行数学分析和推理,可以更好地理解和解决这类问题。
5. 图论知识:在某些小船渡河问题中,可以将问题建模为图论问题,通过图论的知识和方法来解决。
比如可以将渡河过程建模为一个图,通过图的遍历和路径搜索来解决问题。
总之,小船渡河问题是一个涉及到数学逻辑、图论和排列组合等知识点的经典问题。
通过掌握这些知识点和解题技巧,可以更好地理解和解决小船渡河问题,提高解题效率。
同时,这类问题也可以培养玩家的逻辑思维能力和解决问题的能力。
小船渡河问题小船渡河的问题,可以分解为它同时参与的两个分运动,一是小船相对水的运动(设水不流时船的运动,即在静水中的运动),一是随水流的运动(即水冲船的运动,等于水流的运动),船的实际运动为合运动.两种情况:①船速大于水速;②船速小于水速。
两种极值:①渡河最小位移;②渡河最短时间。
【例1】一条宽度为L 的河,水流速度为水v ,已知船在静水中速度为船v ,那么:(1)怎样渡河时间最短? (2)若水船v v >,怎样渡河位移最小?(3)若水船v v <,怎样渡河位移最小,船漂下的距离最短?解析:(1)小船过河问题,可以把小船的渡河运动分解为它同时参与的两个运动,一是小船运动,一是水流的运动,船的实际运动为合运动。
如右图所示,船头与河岸垂直渡河,渡河时间最短:船v L t =min 。
此时,实际速度(合速度)22水船合v v v +=实际位移(合位移)船水船v v v L L 22sin s +=∂= (2)如右图所示,渡河的最小位移即河的宽度。
为使渡河位移等于L ,必须使船的合速度v 合的方向与河岸垂直,即使沿河岸方向的速度分量等于0。
这时船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ,所以有水船v v =θcos ,即船水v v arccos=θ。
因为θ为锐角,1cos 0<<θ,所以只有在水船v v >时,船头与河岸上游的夹角船水v v arccos =θ,船才有可能垂直河岸渡河,此时最短位移为河宽,即L s =min 。
实际速度(合速度)θsin 船合v v =,运动时间θsin 船合v Lv L t ==(3)若水船v v <,则不论船的航向如何,总是被水冲向下游,怎样才能使漂下的距离最短呢?V 船V 水V 合如右图所示,设船头v 船与河岸成θ角。
合速度v 合与河岸成α角。
可以看出:α角越大,船漂下的距离x 越短,那么,在什么条件下α角最大呢?以v 水的矢尖为圆心,v 船为半径画圆,当v 合与圆相切时,α角最大,根据水船v v =θcos ,船头与河岸的夹角应为水船v v arccos=θ,此时渡河的最短位移:船水v Lv Ls ==θcos 渡河时间:θsin 船v Lt =,船沿河漂下的最短距离为:θθsin )cos (min 船船水v Lv v x ⋅-=误区:不分条件,认为船位移最小一定是垂直到达对岸;将渡河时间最短与渡河位移最小对应。
小船渡河问题归纳总结小船渡河问题,是一个经典的逻辑问题,其解答涉及到数学、逻辑和思维等多个方面。
在该问题中,我们需要找到一种方法,将一群人(可以是2个,也可以是更多)和一艘小船,从一岸安全地渡到对岸。
一般而言,小船渡河问题都有一些共同的限制条件和规则。
首先,小船可以同时乘坐的人数有限,通常为1-2个。
其次,河岸上可能会有一些特殊的情况,比如有些人不能在同一岸上呆着,或者有些人不能驾驶小船。
最重要的是,小船渡河过程中必须保证安全,即不能出现两个或两个以上的人在小船上的情况,因为这会导致小船沉没。
在解决小船渡河问题时,我们通常使用逻辑推理和演绎的思维方式。
首先,我们要明确问题的目标,即将所有的人和小船都安全地运送到对岸。
其次,我们要考虑到问题中的限制条件,包括小船的最大承载量、特定的人物关系以及其他可能的隐含条件。
然后,我们可以尝试寻找解决问题的方法,并逐步验证是否满足所有的限制条件。
在实际解决问题中,我们可以采用穷举法或者倒推法。
穷举法是一种较为直观的方法,通过列举出所有可能的情况,找到解决方案。
倒推法则从最终目标出发,逆向寻找解决问题的路径。
这两种方法各有优劣,取决于问题的复杂性和解题者的个人喜好。
在具体解答问题时,我们可以结合图表和文字说明的方式进行展示。
以文字说明为例,可以按照问题中的顺序,一步步说明人和小船的移动过程。
在说明过程中,需要注意是否满足限制条件,以及如何保证河岸的安全。
小船渡河问题可以说是培养逻辑思维和推理能力的良好题材。
通过解答这类问题,我们可以锻炼自己的思维能力,培养分析和推理的能力,同时也能够提升我们的耐心和坚持不懈的品质。
总结起来,小船渡河问题是一个既有趣又具有挑战性的问题。
解答这类问题需要我们充分运用逻辑思维和推理能力,同时强调安全和限制条件。
通过解答这类问题,我们可以提升自己的思维能力,锻炼分析和推理的能力,并培养耐心和坚持不懈的品质。
希望在未来的学习和工作中,我们都能够充分运用这些思维方式,解决各种复杂的问题。
运动的合成与分解(二)
学习目标:
1、掌握运动的合成与分解的方法,掌握小船渡河的处理方法 课堂学习:
例一:河宽l =300 m ,水速u =1 m/s ,船在静水中的速度v =3 m/s ,欲分别按下列要求过河时,船的航向应与河岸成多大角度?过河时间是多少? (1)以最短时间过河;
(2)以最小位移过河;
(3)若水速u =3 m/s ,船在静水中的速度v =1 m/s ,则最短的渡河时间和最小的渡河位移分别为多少?
应用1:如图所示,一条小船位于200 m 宽的河正中A 点处,从这里向下游100 m 处有一危险区,当时水流速度为4 m/s ,为了使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静水中的速度至少是( )
A 、
s m /3
34 B 、
s m /3
38
C 、2m/s
D 、4m/s
练习:
1、判断下列说法是否正确 A 、物体作曲线运动,速度的大小一定会改变 B 、曲线运动可以是匀变速运动 C 、变速运动一定是曲线运动 D 、互成角度的两个匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动 E 、互成角度的两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动
F 、速度变化的运动必定是曲线运动
G 、物体作曲线运动时,受到的合外力可以是恒力
H 、加速度恒定的运动不可能是曲线运动, 加速度变化的运动必定是曲线运动
I 、平抛运动的速度和加速度方向不断变化
J 、一质点做匀速圆周运动,任意相等的时间内,通过的位移相同,速度的变化相同
L 、做匀速圆周运动的物体处于平衡状态
2
是( ) 2、关于运动的合成与分解,下列几种说法中正确的是( )
A 、物体的两个分运动是直线运动,则它们的合运动一定是直线运动
B 、若物体的两个分运动分别是匀速直线运动和匀加速直线运动,则合运动可能是曲线运动,也可能是直线运动
C 、互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动,其合运动一定是直线运动
D 、两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动 3、关于运动的合成和分解,下列说法正确的是( ) A .合运动的时间等于两个分运动的时间之和 B.匀变速运动的轨迹可以是直线,也可以是曲线 C .曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上 D.分运动是直线运动,则合运动必是直线运动 4、下列叙述正确的是: ( )
A 、物体在恒力作用下不可能作曲线运动
B 、物体在变力作用下不可能作直线运动 C.物体在变力或恒力作用下都有可能作曲线运动 D.物体在变力或恒力作用下都可能作直线运动 5. 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风,若风速越大,则降落伞
(A )下落的时间越短 (B )下落的时间越长(C )落地时速度越小(D )落地时速度越大 6.如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O 点,用铅笔靠着线的左侧水 平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度 (A )大小和方向均不变 (B )大小不变,方向改变
(C )大小改变,方向不变 (D )大小和方向均改变
7.在宽度为d 的河中,水流速度为v2 ,船在静水中速度为v1(且v1>v2),方向可以选择,现
让该船开始渡河,则该船( )
A .可能的最短渡河时间为d/v2
B .可能的最短渡河位移为d
C .只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关
D .不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间和水速均无关 8.一小船在静水中的速度为3m/s ,它在一条河宽150m ,水流速度为4m/s 的河流中渡河,则 A .小船不可能到达正对岸 B .小船渡河的时间不可能少于50s
C .小船以最短时间渡河时,它沿水流方向的位移大小为200m
D .小船以最短位移渡河时,位移大小为150m
9、如图10所示,一船自A 点过河,船速v1,水速v2,河宽s 。
如果船速方向垂直河岸,经10 min
船达C 点,测得BC =120m ,如果船速方向与AB 线成θ角,经12.5 min 达到B 点,求:(1)θ角
的大小,(2)水速2v 大小,(3)船速 1v 大小,(4)河宽。
F
F
F
F
图10
11、(1)37°(2)0.2m/s (3)m/s
3
1(4)200m
10.一条自西向东的河流,南北两岸分别有两个码头A、B,如图19所示.已知河宽为80 m,河水水流的速度为5 m/s,两个码头A、B沿水流的方向相距100 m.现有一种船,它在静水中的行驶速度为4 m/s,若使用这种船渡河,且沿直线运动,则( )
图19
A.它可以正常来往于A、B两个码头
B.它只能从A驶向B,无法返回
C.它只能从B驶向A,无法返回
D.无法判断
12.小船在200 m宽的河中横渡,水流速度为2 m/s,船在静水中的航速是4 m/s,求:
(1)当小船的船头始终正对对岸时,它将在何时、何处到达对岸?
(2)要使小船到达正对岸,应如何行驶?历时多长?(保留3位有效数字)
答案:(1)50 s后在正对岸下游100 m处靠岸
(2)航向与上游河岸成60°角57.7 s
如图4所示,甲、乙两运动员同时从水流湍急的河岸下水游泳,甲在乙的下游且速度大于乙.欲使两人尽快在河中相遇,则应选择的游泳方向是
(
)
A.都沿虚线方向朝对方游
B.都偏离虚线偏向下游方向
C.甲沿虚线、乙偏离虚线向上游方向
D.乙沿虚线、甲偏离虚线向上游方向
5、在宽度为d的河中,水流速度为v2,船在静水中速度为v1(且v1>v2),方向可以选择,现让该船开始渡河,则该船()
A.可能的最短渡河时间为
2
d
v
B.可能的最短渡河位移为d
C.只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关
D.不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间和水速均无关
一小船在静水中的速度为3 m/s,它在一条河宽150 m,水流速度为4 m/s的河流中渡河,则( ) A.小船不可能到达正对岸
B.小船渡河的时间不可能少于50 s
C.小船以最短时间渡河时,它沿水流方向的位移大小为200 m
D.小船以最短位移渡河时,位移大小为150 m
降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风,若风速越大,则降落伞
(A)下落的时间越短(B)下落的时间越长
(C)落地时速度越小(D)落地时速度越大
1、如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始
终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度 (A )大小和方向均不变 (B )大小不变,方向改变 (C )大小改变,方向不变 (D )大小和方向均改变
(2011·湖州模拟)质点做曲线运动从A 到B 速率逐渐增加,如图所示,有四位同学用示意图表示A 到B 的轨迹及速度方向和加速度的方向,其中正确的是
( )
【答案】选D.
2.一个物体在相互垂直的恒力F 1和F 2作用下,由静止开始运动,经过一段时间后,突然撤去F 2,则物体以后的运动情况是( ) A.物体做匀变速曲线运动 B.物体做变加速曲线运动
C.物体沿F 1的方向做匀加速直线运动
D.物体做直线运动
(2011·衢州模拟)下面说法中正确的是( ) A.做曲线运动物体的速度方向必定变化 B.速度变化的运动必定是曲线运动 C.加速度恒定的运动不可能是曲线运动
D.加速度变化的运动必定是曲线运动
4.(2011·唐山模拟)关于运动的合成,下列说法中正确的是( ) A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B.两个分运动的时间一定与它们合运动的时间相等 C.只要两个分运动是直线运动,合运动一定是直线运动 D.两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速直线运动。