高中物理 2018-06-28

高一的同学也快要期末考了。高一所学曲线运动中有一类比较经典的题目——小船过河，让不少学生焦头烂额。会的学生觉得很简单，不会的学生觉得摸不着头脑。今天物理君就带来小船过河专题的讲解~希望有所帮助。

小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（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

常考题型分两类：

1.最短过河时间

最短过河时间很简单，一般而言都是船头冲着对岸就行了，但是这里需要注意的是——由于水流的原因，你是冲着对岸开的，但是一定会到达的是靠下游的地方。

2.最短过河路程

分两种情况：如果船速大于水速，则可以开到正对岸

如果船速小于水速，则需要成一个角度：

习题演练

两河岸平行，河宽d=100m，水流速度v1=3m/s，

求：（1）船在静水中的速度是4m/s时，欲使船渡河时间最短，船应怎样渡河？最短时间是多少？船的位移是多大？

（2）船在静水中的速度是6m/s时，欲使船航行距离最短，船应怎样渡河？渡河时间多长？

（3）船在静水中的速度为1.5m/s时，欲使船渡河距离最短，船应怎样渡河？船的最小航程是多少？

【答案】

【练习反馈】

1、某河水流速度为5m/s，一小船对静水的速度大小是4m/s，要渡过此河，船头垂直河岸行驶，已知河宽为120m，试分析计算：

①小船能否渡河直达正对岸？

②船需多少时间才能到达对岸？

③此船登上对岸的地点离出发点的距离是多少？

④若船行至正中间时，河水流速增大到8m/s，则船渡河需要多少时间？登岸地点如何变化？

⑤此船过河的最短位移是多大？

2、北风速度4m/s，大河中的水流正以3m/s的速度向东流动，船上的乘客看见轮船烟囱冒出的烟柱是竖直的，求轮船相对于水的航行速度多大？什么方向？

3、有一船正在渡河，如图所示，在离对岸30m时，其下游40m处有一危险水域，若水流速度5m/s，为了使船在危险水域之前靠岸，那么，小船从现在起相对于静水的最小速度应是多大？

4、玻璃生产线上，宽9 m的成型玻璃板以2 m/s的速度连续不断地向前行进，在切割工序处，金刚钻的走刀速度为10 m/s，为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形，金刚钻割刀的轨道应如何控制?切割一次的时间多长?

【参考答案】

1、①不能；②30s；③192m；④30s，在正对岸下游195m处，登岸地点顺流下移；⑤150m。

解析：④由运动的独立性可知，水流速度增大对于过河时间没有影响，只是沿河方向位移增大。

⑤如图，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cosθ＝v船/v水，船头与河岸的夹角应为θ＝arccos v船/v水，船漂下最短距离：xmin＝(v水－v船cosθ)t=L/cosθ。

此时渡河的最短位移：

2、本题研究对象有北风、水流、乘客、烟；“烟柱是竖直的“说明人感觉不到风，那么轮船应该与风同速航行。轮船的实际航向正南，大小为4m/s，由于河水流动，轮船应该有一个分速度：大小与v水相等，方向与v水相反，这样轮船才会朝正南方向行驶，如图所示:

3、设船到达危险水域前，恰好到达对岸，则其合速度方向如图所示，设合速度方向与河岸的夹角为α，则tanα=

，α=370。船的合速度方向与合位移方向相同，根据平行四边形定则知：当船对于静水的速度v1垂直于合速度方向时，v1最小，v1的最小值为v1min=v2sinα=3m/s，这时v1方向与河岸的夹角β=900-370=530，即从现在开始，船头指向与上游成530角，以相对于静水3m/s的速度航行，在到达雷区前恰好靠岸。

答案：3m/s

寻找分运动效果。重物M的速度v的方向是合运动的速度方向，这个v产生两个效果：一是使绳的这一端绕滑轮做顺时针方向的圆周运动；二是使绳系着重物的一端沿绳拉力的方向以速率v′运动，如图所示，由图可知，v′＝v·cosθ，即为小车的速度。

绳拉物体或物体拉绳问题的主要思路：

（1）物体的实际运动为合运动；

（2）沿绳的运动为一个分运动；

（3）垂直于绳的运动为另一个分运动。

注意：沿同一绳（或杆）方向的分速度大小相等。

在物理学上如果一个物体实际发生的运动产生的效果跟另外两个运动共同产生的效果相同，我们就把这一物体实际发生的运动叫那几个运动的合运动，那几个运动就叫做这个实际运动的分运动。

重要结论：

（1）各分运动之间是互不相干的，具有独立性；

（2）合运动与分运动具有等时性；

（3）合运动一定是物体的实际运动。

已知分运动求合运动叫运动的合成，已知合运动求分运动叫运动的分解。（通常根据或寻找分运动效果，根据运动的实际效果分解，或采取正交分解法进行分解。）

运动的合成与分解，是指位移、速度、以及加速度的合成和分解，必须遵循平行四边形定则。在进行速度分解时，首先要分清合速度与分速度合速度就是物体实际运动的速度，由物体的实际运动确定,分速度由合速度的效果利用平行四边形定则确定。合运动一定是物体参与的实际运动。处理复杂的曲线运动的常用方法是把曲线运动按实际效果分解为两个方向上的直线运动。

运动合成分解的四个性质：

进行运动的合成时，一般采用两个观点：

所有的分运动必须转换成对于同一个物体的，也就是说，只有同一物体同时参与几个分运动才能合成。如果选择运动的物体为参照物，则参照物的运动和物体相对于参照物的运动是分运动。由于两分运动互不影响，可假设其中一个分运动静止来确定另外一个分运动。如人在匀速行驶的汽车上相对于汽车运动，求人相对于地面的真实运动，我们可以假设汽车不动来判断一个分运动，假设人不动来判断另一个分运动。

如果涉及两个参考系，利用转换公式：

通过矢量运算法则进行求解，对处理较为复杂的运动合成问题，有其应用上的优点。

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