高中物理小船过河问题.docx

高中物理小船过河问题.docx

《高中物理小船过河问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理小船过河问题.docx（5页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高中物理小船过河问题

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。

V水

v船

θ

v2

v1

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　，显然，当

时，即船头的指向及河岸垂直，渡河时间最小为

，合运动沿v的方向进行。

2．位移最小

若

v水

v船

θ

v

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

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呢？

如图所示，

v水

θ

v

α

A

B

E

v船

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，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及圆相切时，α角最大，根据船头及河岸的夹角应为

，船沿河漂下的最短距离为：

此时渡河的最短位移：

【例题】河宽d＝60m，水流速度v1＝6m／s，小船在静水中的速度v2=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v2大于水流速度v1时，即v2>v1时，合速度v及河岸垂直时，最短航程就是河宽；

②船速v2小于水流速度vl时，即v2

可由几何方法求得，即以v1的末端为圆心，以v2的长度为半径作圆，从v1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及河岸成θ角，则

，

最短行程，

小船的船头及上游河岸成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v1，摩托艇在静水中的航速为v2，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．B．0

C．

D．

★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v2，到达江岸所用时间t=

；沿江岸方向的运动速度是水速v1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。

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T1；若此船用最短的位移过河，则需时间为T2，若船速大于水速，则船速及水速之比为（　）

（A）　　（B）

（C）　　（D）

★解析：

设船速为

，水速为

，河宽为d，则由题意可知：

①

当此人用最短位移过河时，即合速度

方向应垂直于河岸，如图所示，则②

联立①②式可得：

，进一步得

【例题】小河宽为d，河水中各点水流速度大小及各点到较近河岸边的距离成正比，，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

，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

处，船渡河的速度为

C、小船渡河时的轨迹为直线

D、小船到达离河岸

处，船的渡河速度为

街拍W8YOgbgahhh2