高一物理必修二《小船过河问题》--新版
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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。
21.渡河时间最少:在河宽、船速一定时,在一般情况下,渡河时间 ,显然,当时,即船头的指向与河岸垂直,渡河时间最θυυsin 1船ddt ==︒=90θ小为,合运动沿v 的方向进行。
vd2.位移最小若水船υυ>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υυθ=cos 若,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水船v v <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,根据船头与河岸的夹角应为水船v v =θcos,船沿河漂下的最短距离为:水船v v arccos=θθθsin )cos (min 船船水v d v v x ⋅-=此时渡河的最短位移:船水v dv ds ==θcos 【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s s dt 2030602===υ(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。
小船过河问题高中物理
在高中物理学习中,往往遇到小船在水有一定流速的河中渡河的问题。
问题:小船如何渡河时间最小,最小时间为多少?
分析及解答:设河宽为d,小船在静水中的速度为V船,水流速度为V水,如图1中的甲。
将船对水的速度沿平行河岸方向和垂直河岸方向正交分解。
沿平行河岸方向的速度不影响渡河的快慢,小船渡过河时时间与垂直河岸方向的速度有关,当小船垂直河岸渡过河时时间最小,即最小时间为t min=d/V船。
[例题1]:河宽60m,小船在静水中的速度为4m/s,水流速度为3m/s。
求小船渡河的最小时间是多少,小船实际渡河的位移为多大?
分析及解答:如图1中的乙,当小船垂直河岸渡过河时时间最小,即最小时间为t min=d/V船。
∴t min=d/V船=60/4=15(s)。
小船实际渡河的位移S AB=V合t min=5*15=75(m).。
高一物理曲线运动 小船过河问题
二、小船渡河问题
1、一小船渡河,河宽d=180m ,水流速度 s m v /5.21=,船在静水中的速度为
s m v /52=,求
(1)欲使船在最短的时间内渡河,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少?
(2)欲使船渡河的航程最短,船头应朝什么方向?用多长时间?位移是多少?
2、河宽d =100m ,船在静水中的速度是v 1=4m/s ,水流速度为v 2=5m/s ,求:
⑴ 欲使船渡河时间最短,船应怎样渡河?最短时间是多少?船经过的位移是多大? ⑵ 欲使船航行距离最短,船应怎样渡河?渡河时间多长?
3、在抗洪抢险中战士驾驶摩托艇救人.假设江岸是平直的,洪水水流速度为v 1,摩托艇在静水中的航速为v 2.战士救人的地点A 离岸边最近处O 的距离为d .如战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点离O 点的距离为( )
A .21222
v v dv - B .0 C 、21v dv D 、1
2v dv
4.如图所示,一条小船位于200m宽的河的正中点A处,从这里向下游1003m处有一危险区,当时水流速度为 4.0m/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.
33
4
m/s B.
33
8
m/s C.2.0m/s D.4.0m/s。
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θυυsin 1船ddt ==,显然,当︒=90θ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υυ>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υυθ=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 =θcos 船头与河岸的夹角应为2水船v v arccos=θ,船沿河漂下的最短距离为:θθsin )cos (min 船船水v dv v x ⋅-=此时渡河的最短位移:船水v dv ds ==θcos 【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s s dt 2030602===υ (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及分解问题,小船在有一定流速的水中过河时,实际上参及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θυυsin 1船ddt ==,显然,当︒=90θ时,即船头的指向及河岸垂直,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υυ>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υυθ=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 船及河岸成θ角。
合速度v 及河岸成α角。
可以看出:α角越大,船漂下的距离x 越短,则,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 及圆相切时,α角最大,根据B 2水船v v =θcos 船头及河岸的夹角应为水船v v arccos=θ,船沿河漂下的最短距离为:此时渡河的最短位移:船水v dv ds ==θcos 【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 (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 及河岸垂直时,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 不可能及河岸垂直,只有当合速度v 方向越接近垂直河岸方向,航程越短。
可由几何方法求得,即以v 1的末端为圆心,以v 2的长度为半径作圆,从v 1的始端作此圆的切线,该切线方向即为最短航程的方向,如图所示。