重点高中物理小船过河问题
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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。
高三物理小船渡河问题分析试题答案及解析1.一只小船渡河,水流速度各处相同且恒定不变,方向平行于岸边,小船相对于水分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动,运动轨迹如图所示,船相对于水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,且船在渡河过程中船头方向始终不变,由此可以确定船()A.沿AD轨迹运动时,船相对于水做匀减速直线运动B.沿三条不同路径渡河的时间相同C.沿AB轨迹渡河所用的时间最短D.沿AC轨迹船到达对岸的速度最小【答案】 A【解析】做曲线运动的物体所受合外力的方向指向轨迹曲线的凹侧,即加速度指向曲线凹侧,由图可知,船沿AB、AC、AD轨迹运动时,小船相对于水分别做匀速、匀加速、匀减速直线运动,故选项A正确;船渡河时的时间取决于垂直河岸方向的速度,即小船相对于水的速度,因此小船相对于水做匀加速直线运动时的时间最短,做匀减速直线运动时的时间最长,故选项B、C错误;船到达对岸的速度为沿河岸方向与垂直河岸方向速度的矢量和,在沿河岸方向船的速度始终等于水流速度,不变,因此垂直河岸方向的速度越小,合速度越小,因此当船沿AD轨迹运动时到达对岸的速度最小,故选项D错误。
【考点】本题主要考查了运动的合成与分解的应用问题。
2.一只小船在静水中的速度为3m/s,它要渡过一条宽为30m的河,河水流速为4m/s,则这只船:()A.过河时间不可能小于10sB.不能沿垂直于河岸方向过河C.可以渡过这条河,而且所需时间可以为6sD.不可能渡过这条河【答案】AB【解析】船在过河过程同时参与两个运动,一个沿河岸向下游的水流速度,一个是船自身的运动。
垂直河岸方向位移即河的宽度,而垂直河岸方向的最大分速度即船自身的速度3m/s,所以渡河最短时间答案A对C错。
只要有垂直河岸的分速度,就可以渡过这条河答案D错。
船实际发生的运动就是合运动,如果船垂直河岸方向过河,即合速度垂直河岸方向,一个分速度沿河岸向下,与合速度垂直,那么在速度合成的平行四边形中船的速度即斜边,要求船的速度大于水的速度,而本题目中船的速度小于河水的速度不可能垂直河岸方向过河答案B对。
考点四:小船渡河模型1.(1.(小船渡河问题小船渡河问题小船渡河问题))小船在200 m 宽的河中横渡,水流速度是2 m/s 2 m/s,小船在静水中的航速是,小船在静水中的航速是4 m/s.4 m/s.求:求:求:(1)(1)要使小船渡河耗时最少,应如何航行?最短时间为多少?要使小船渡河耗时最少,应如何航行?最短时间为多少?要使小船渡河耗时最少,应如何航行?最短时间为多少?(2)(2)要使小船航程最短,应如何航行?最短航程为多少?要使小船航程最短,应如何航行?最短航程为多少?要使小船航程最短,应如何航行?最短航程为多少?答案 (1)船头正对河岸航行耗时最少,最短时间为50 s.(2)船头偏向上游,与河岸成60°角,最短航程为200 m.解析 (1)如图甲所示,船头始终正对河岸航行时耗时最少,即最短时间tmin =d v 船=2004s =50 s. (2)如图乙所示,航程最短为河宽d ,即最短航程为200 m ,应使v 合的方向垂直于河岸,故船头应偏向上游,与河岸成α角,有 cos α=v 水v 船=24=12,解得α=60°. 2、一小船渡河,河宽d =180 m 180 m,水流速度,水流速度v1v1==2.5 m/s.2.5 m/s.若船在静水中的速度为若船在静水中的速度为v2v2==5 m/s 5 m/s,求:,求:,求: (1)(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?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?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)(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?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?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?答案 (1)船头垂直于河岸 36 s 90 5 m (2)船头向上游偏30° 24 3 s 180 m3、已知某船在静水中的速率为v1v1==4 m/s m/s,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽,现让船渡过某条河,假设这条河的两岸是理想的平行线,河宽为d =100 m 100 m,河水的流动速度为,河水的流动速度为v2v2==3 m/s 3 m/s,方向与河岸平行,方向与河岸平行,方向与河岸平行..试分析:试分析:(1)(1)欲使船以最短时间渡过河去,船的航向怎样?最短时间是多少?到达对岸的位置怎样?船发生的位移欲使船以最短时间渡过河去,船的航向怎样?最短时间是多少?到达对岸的位置怎样?船发生的位移是多大?是多大?(2)(2)欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?渡河所用时间是多少?欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?渡河所用时间是多少?欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向又应怎样?渡河所用时间是多少?解析 (1)根据运动的独立性和等时性,当船在垂直河岸方向上的分速度v⊥最大时,渡河所用时间最短.设船头指向上游且与上游河岸夹角为α,其合速度v 与分运动速度v1、v2的矢量关系如图所示.河水流速v2平行于河岸,不影响渡河快慢,船在垂直河岸方向上的分速度v⊥=v1sin α,则船渡河所用时间为t =d v1sin α. 显然,当sin α=1即α=90°时,v⊥最大,t 最小,此时船身垂直于河岸,船头始终垂直指向对岸,但船实际的航向斜向下游,如图所示.渡河的最短时间tmin =d v1=1004s =25 s 船的位移为l =v 21+v 22tmin =42+32×25 m=125 m 船渡过河时到达正对岸的下游A 处,其顺水漂流的位移为x =v2tmin =3×25 m=75 m.(2)由于v1>v2,故船的合速度与河岸垂直时,船的航行距离最短.设此时船速v1的方向(船头的指向)斜向上游,且与河岸成θ角,如图所示,则cos θ=v2v1=34,θ=arccos 34. 船的实际速度为v 合=v 21-v 22=42-32 m/s =7 m/s 故渡河时间:t′=d v 合=1007 s =10077 s. 答案 (1)t=25s ,x=75m ,l=125m (2)t=10077s 4、河宽60 m 60 m,水流速度,水流速度v1v1==6 m/s 6 m/s,小船在静水中的速度,小船在静水中的速度v2v2==3 m/s 3 m/s,则:,则:,则:(1)(1)它渡河的最短时间是多少?它渡河的最短时间是多少?它渡河的最短时间是多少?(2)(2)最短航程是多少?最短航程是多少?最短航程是多少?答案 (1)20 s (2)120 m5.(单选单选))一小船在静水中的速度为3 m/s 3 m/s,它在一条河宽为,它在一条河宽为150 m 150 m,水流速度为,水流速度为4 m/s 的河流中渡河,则该小船该小船( ( ). 答案答案 CA .能到达正对岸.能到达正对岸B B B.渡河的时间可能少于.渡河的时间可能少于50 s甲 乙 AC .以最短时间渡河时,它沿水流方向的位移大小为200 mD 200 m D.以最短位移渡河时,位移大小为.以最短位移渡河时,位移大小为150 m6. 6.一只小船在静水中的速度为一只小船在静水中的速度为5 m/s 5 m/s,它要渡过一条宽为,它要渡过一条宽为50 m 的河,河水流速为4 m/s 4 m/s,则,则,则( ( ) ) 答案答案 CA.A.这只船过河位移不可能为这只船过河位移不可能为50 mB.B.这只船过河时间不可能为这只船过河时间不可能为10 sC.C.若河水流速改变,船过河的最短时间一定不变若河水流速改变,船过河的最短时间一定不变若河水流速改变,船过河的最短时间一定不变D.D.若河水流速改变,船过河的最短位移一定不变若河水流速改变,船过河的最短位移一定不变若河水流速改变,船过河的最短位移一定不变7.(7.(运动的合成和分解运动的合成和分解运动的合成和分解))某河宽为600 m 600 m,河中某点的水流速度,河中某点的水流速度v 与该点到较近河岸的距离d 的关系如图所示.船在静水中的速度为4 m/s 4 m/s,要想使船渡河的时间最短,下列说法正确的是,要想使船渡河的时间最短,下列说法正确的是,要想使船渡河的时间最短,下列说法正确的是( ( ) ) 答案答案 ADA.A.船在航行过程中,船头应与河岸垂直船在航行过程中,船头应与河岸垂直船在航行过程中,船头应与河岸垂直B.B.船在河水中航行的轨迹是一条直线船在河水中航行的轨迹是一条直线船在河水中航行的轨迹是一条直线C.C.渡河的最短时间为渡河的最短时间为240 sD.D.船离开河岸船离开河岸400 m 时的速度大小为2 5 m/s8. ( (多选多选多选))小船横渡一条两岸平行的河流,船本身提供的速度小船横渡一条两岸平行的河流,船本身提供的速度((即静水速度即静水速度))大小不变、船身方向垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图所示,则岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图所示,则( ( ) ) 答案答案 ACA .越接近河岸水流速度越小.越接近河岸水流速度越小B .越接近河岸水流速度越大.越接近河岸水流速度越大C .无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短.无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短D .该船渡河的时间会受水流速度变化的影响.该船渡河的时间会受水流速度变化的影响 9. ( (单选单选单选))有一条两岸平直、河水均匀流动、流速恒为v 的大河.小明驾着小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直.去程与回程所用时间的比值为k ,船在静水中的速度大小相同,则小船在静水中的速度大小为同,则小船在静水中的速度大小为( ( ) ) 答案答案 BA.kv k2k2--1B.v 1-k2C.kv 1-k2D.v k2k2--1解析 设大河宽度为d ,小船在静水中的速度为v0,则去程渡河所用时间t1=d v0,回程渡河所用时间t2=d v 20-v2.由题知t1t2=k ,联立以上各式得v0=v1-k2,选项B 正确,选项A 、C 、D 错误. 10. 10. (单选)如图所示,甲、乙两船在同一条河流边同时开始渡河,河宽为(单选)如图所示,甲、乙两船在同一条河流边同时开始渡河,河宽为H ,河水流速为u ,划船速度为v ,出发时两船相距H 332,甲、乙船头均与岸边成o 60角,且乙船恰好能直达对岸的A 点,则下列判断正确的是点,则下列判断正确的是(( D )A .甲、乙两船到达对岸的时间不同.甲、乙两船到达对岸的时间不同B .两船可能在未到达对岸前相遇.两船可能在未到达对岸前相遇C .甲船在A 点右侧靠岸点右侧靠岸D .甲船也在A 点靠岸点靠岸11.11.如图所示,一艘轮船正在以如图所示,一艘轮船正在以4 m/s 的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河,河中各处水流速度都相同,其大小为v1v1==3 m/s 3 m/s,行驶中,轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同.某时刻发动机突然熄火,轮船,行驶中,轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同.某时刻发动机突然熄火,轮船牵引力随之消失,轮船相对于水的速度逐渐减小,但船头方向始终未发生变化.求:牵引力随之消失,轮船相对于水的速度逐渐减小,但船头方向始终未发生变化.求:(1)(1)发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小;发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小;发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小;(2)(2)发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值.发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值.发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值.答案 (1)5 m/s (2)2.4 m/s解析 (1)发动机未熄火时,轮船运动速度v 与水流速度v1方向垂直,如图所示,故此时船相对于静水的速度v2的大小:v2=v2+v 21=42+32 m/s =5 m/s ,设v 与v2的夹角为θ,则cos θ=v v2=0.8.(2)熄火前,船的牵引力沿v2的方向,水的阻力与v2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v2逐渐减小,但其方向不变,当v2与v1的矢量和与v2垂直时,轮船的合速度最小,则vmin =v1cos θ=3×0.8 m/s =2.4 m/s.12.12.如图所示,河宽如图所示,河宽d =120 m 120 m,设小船在静水中的速度为,设小船在静水中的速度为v1v1,河水的流速为,河水的流速为v2.v2.小船从小船从A 点出发,在渡河时,船身保持平行移动若出发时船头指向河对岸上游的B 点,经过10 min 10 min,小船恰好到达河正对岸的,小船恰好到达河正对岸的C 点;若出发时船头指向河正对岸的C 点,经过8 min 8 min,小船到达,小船到达C 点下游的D 点.求:求:(1)(1)小船在静水中的速度小船在静水中的速度v1的大小;的大小;(2)(2)河水的流速河水的流速v2的大小;的大小;(3)(3)在第二次渡河中小船被冲向下游的距离在第二次渡河中小船被冲向下游的距离sCD.答案 (1)0.25 m/s (2)0.15 m/s (3)72 m解析 (1)小船从A 点出发,若船头指向河正对岸的C 点,则此时v1方向的位移为d ,故有v1=d tmin =12060×8m/s =0.25 m/s. (2)设AB 与河岸上游成α角,由题意可知,此时恰好到达河正对岸的C 点,故v1沿河岸方向的分速度大小恰好等于河水的流速v2的大小,即v2=v1cos α,此时渡河时间为t =d v1sin α,所以sin α=d v1t=0.8,故v2=v1cos α=0.15 m/s. (3)在第二次渡河中小船被冲向下游的距离为sCD =v2tmin =72 m.。
小船过河问题船速大于水速船速小于水速水速不断变化两船比对问题其他问题中的应用一、船速大于水速情况下的小船过河1.澳大利亚东部遭遇洪灾,当地一辆摩托艇接到救援任务,在一宽度为240m的洪水对面解救被困人员。
摩托艇在静水中的速度为8m/s,洪水的流速为6m/s,则下列说法正确的是()A.摩托艇可以垂直到达正对岸B.摩托艇垂直到达正对岸的时间为30sC.摩托艇到达对面的最短时间为24sD.若摩托艇以最短时间到达洪水对面,则摩托艇沿着洪水流速方向运动了180m2.运动员在河面上做划船运动训练,河水流动的速度v大小不变,方向沿河岸向下游方向,运动员划船的速度方向沿船头方向,大小不变。
如图所示,为五幅描述船过河的航线图,图中虚线表示船运动的实际航线。
下列说法正确的是()A.甲、乙、戊三幅图描绘的航线都可能是符合实际的船过河的航线B.甲图所绘航线是符合实际的,船头保持甲图所示方向航行,船过河时间最短C .丙图所绘航线是符合实际的,船头保持丙图所示方向航行,船过河位移最小D .乙图和戊图所绘航线都是符合实际的,船头保持图示方向航行,船过河位移都可能最小3.随着我国全面进入主汛期,防汛形势十分严峻。
各地区各部门坚持人民至上、生命至上,全力以赴抗洪抢险。
某船积极参加抗洪,已知该船在静水中的最大速度为5m/s 。
现让该船渡过某条河,假设河的两岸是平行线河水流速恒定,河宽d =100m ,船以最短时间渡河,航线与岸的夹角为60°,则( ) A .渡河时间为10s B 53C .实际渡河位移为3D .无论如何调整船头方向,船都无法到达正对岸4.2020年,中国多地遭遇洪涝灾害,在一次抗洪抢险中,甲、乙两名战士驾驶摩托艇救人。
假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为1v ,摩托艇在静水中的航速均为2v ,且12v v <,战士救人的地点离岸边最近处的距离相同。
战士甲用最短时间将人送上岸,战士乙用最短距离将人送上岸,则甲、乙两战士所用时间之比为( )A 22212v v -B 22221v v -C .12v vD 22211v v -二、船速小于水速情况下的小船过河5.一小船渡过一条宽120m 、水流速度为8m/s 的河流,已知船在静水中的速度为6m/s ,下列分析正确的是( )A .小船以最短位移渡河时,时间为20sB .小船渡河的位移大于等于160mC .小船以最短位移渡河时,位移大小为120mD .小船以最短时间渡河时,它的位移大小为160m6.金马河流经温江后河宽逐渐增大,由300米扩至1200米,是温江的一张名片。
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。
微专题18小船过河问题【核心要点提示】小船渡河问题分析(1)船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动.(2)三种速度:v 1(船在静水中的速度)、v 2(水流速度)、v (船的实际速度).(3)三种情景①过河时间最短:船头正对河岸时,渡河时间最短,t 短=d v 1(d 为河宽).②过河路径最短(v 2<v 1时):合速度垂直于河岸时,航程最短,s 短=d .船头指向上游与河岸夹角为α,cos α=v 2v 1.③过河路径最短(v 2>v 1时):合速度不可能垂直于河岸,无法垂直渡河.确定方法如下:如图所示,以v 2矢量末端为圆心,以v 1矢量的大小为半径画弧,从v 2矢量的始端向圆弧作切线,则合速度沿此切线方向航程最短.由图可知:cos α=v 1v 2,最短航程:s 短=d cos α=v 2v 1d .【微专题训练】如图所示,甲、乙两同学从河中O 点出发,分别沿直线游到A 点和B 点后,立即沿原路线返回到O 点,OA 、OB 分别与水流方向平行和垂直,且OA =OB 。
若水流速度不变,两人在静水中游速相等,则他们所用时间t 甲、t 乙的大小关系为()A .t 甲<t 乙B .t 甲=t 乙C .t 甲>t 乙D .无法确定解析:选C 设水速为v 0,人在静水中的速度为v ,OA =OB =x 。
对甲,O →A 阶段人对地的速度为(v +v 0),所用时间t 1=x v +v 0;A →O 阶段人对地的速度为(v -v 0),所用时间t 2=x v -v 0。
所以甲所用时间t 甲=t 1+t 2=x v +v 0+x v -v 0=2vx v 2-v 02。
对乙,O →B 阶段和B →O 阶段的实际速度v ′为v 和v 0的合成,如图所示。
由几何关系得,实际速度v ′=v 2-v 02,故乙所用时间t 乙=2x v ′=2x v 2-v 02。
t 甲t 乙=v v 2-v 02>1,即t 甲>t 乙,故C 正确。
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。
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!。
重点高中物理小船过河问题
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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。
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d d t ==
,显然,当︒=90θ时,即船头的指向与河岸垂直,渡河时间最小为v
d ,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
v 水 θ
v α A B
E v 船 v 水
v 船 θ v
V 水 v 船 θ v 2
v 1
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
水
船v v arccos =θ,船沿河漂下的最短距离为: θ
θsin )cos (min 船船水v d v v x ⋅-= 此时渡河的最短位移:船
水v dv d s ==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 d
t 2030
602===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。
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。
设航程最短时,船头应偏向上游河岸与河岸成θ角,则
2
163cos 12===υυθ,ο60=θ
最短行程,m m d s 1202
660cos ===θ
小船的船头与上游河岸成600角时,渡河的最短航程为120m 。
技巧点拔:对第一小问比较容易理解,但对第二小问却不容易理解,这里涉及到运用数学知识解决物理问题,需要大家有较好的应用能力,这也是教学大纲中要求培养的五种能力之一。
【例题】在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人,假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,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( C )
A .21222
υ
υυ-d B .0 C .21υυd D .12υυd
★解析:摩托艇要想在最短时间内到达对岸,其划行方向要垂直于江岸,摩托艇实际的运动是相对于水的划行运动和随水流的运动的合运动,垂直于江岸方向的运动速度为v 2,到达江岸所用时间t=2
v d ;沿江岸方向的运动速度是水速v 1在相同的时间内,被水冲下的距离,即为登陆点距离0点距离2
11v dv t v s ==。
答案:C 【例题】某人横渡一河流,船划行速度和水流动速度一定,此人过河最短时间为了T 1;若此船用最短的位移过河,则需时间为T 2,若船速大于水速,则船速与水速之比为( ) (A) 2
1222
T T T - (B) 12T T (C) 22211
T T T - (D) 2
1T T ★解析:设船速为1v ,水速为2v ,河宽为d ,则由题意可知 : 11v d T =
① 当此人用最短位移过河时,即合速度v 方向应垂直于河岸,如图所示,则
222
12v v d
T -=② 联立①②式可得:1
222121v v v T T -= ,进一步得 21
22221T T T v v -= 【例题】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,d
v k kx v 04==,水,x 是各点到近岸的距离,小船船头垂直河岸渡河,小船划水速度为0v ,则下列说法中正确的是( A )
A 、小船渡河的轨迹为曲线
B 、小船到达离河岸2
d 处,船渡河的速度为02v C 、小船渡河时的轨迹为直线
D 、小船到达离河岸4/3d 处,船的渡河速度为010v。