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高中物理《运动的合成与分解经典例题》


解析:(1)由题意知,当船在垂直于河岸方向上 的分速度最大时,渡河所用的时间最短,河水流速 平行于河岸,不影响渡河时间,所以当船头垂直于 河岸向对岸渡河时,所用时间最少,则最短时间为 t=vd1=1400s=25s。如图所示,当船到达对岸时,船沿河流方向也发生了 位移,由直角三角形的几何知识可得,船的位移为 l= d2+x2,由题意 可得 x=v2t=3×25 m=75 m, 代入得 l=125 m。
孔明灯表达对新年的祝福,如图所示,孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运
动,在水平Ox方向做匀速运动,孔明灯的运动轨迹可能为
( D)
A.直线OA
B.曲线OB
C.曲线OC
D.曲线OD
解析:孔明灯在竖直Oy方向做匀加速运动,则合外力沿Oy方向,在 水平Ox方向做匀速运动,此方向上合力为零,所以合运动的加速度方向 沿Oy方向,但合速度方向不沿Oy方向,孔明灯做曲线运动,结合合力指 向轨迹内侧,可知轨迹可能为OD,故D正确,ABC错误。
解析:(1)物体在 x 轴方向有 ax=0,y 轴方向有 ay=12m/s2 由牛顿第二定律得 F 合=may=1 N,方向沿 y 轴正方向; 由图知 v0x=3 m/s,v0y=0,所以物体的初速度 v0=3 m/s,方向沿 x 轴正方向。 (2)当 t=8 s 时,vx=3 m/s,vy=ayt=4 m/s,所以 v= v2x+v2y=5 m/s 设速度与 x 轴的夹角为 θ,则 tanθ=vvxy=43
解析:跳伞员着地时的速度大小 v= 42+32m/s=5 m/s。设速度与 竖直方向的夹角为 θ,则 tanθ=34,故 θ=37°,即速度方向为下偏西 37° 角,故选项 A 正确。
『想一想』 如图所示,在军事演习中,飞机常常一边匀加速收 拢绳索提升战士,一边沿着水平方向匀速飞行, 请思 考: (1)战士在水平方向和竖直方向分别做什么运动? (2)如何判断战士做的是直线运动还是曲线运动?做 的是匀变速运动还是非匀变速运动?
且与河岸所成的夹角为
arccos34,所用的时间为
t
=v1sdinθ=
100

7 4
s=
100 7
7s
答案:见解析
对点训练
2.唐僧、悟空、沙僧和八戒师徒四人想划船渡过一条宽150 m的 河,他们在静水中划船的速度为5 m/s,现在他们观察到河水的流速为4 m/s,对于这次划船过河,他们有各自的看法,其中正确的是 ( B )
正确解答:将雨滴的运动分解为水平方向和竖直方向,两个分运动 相互独立,雨滴下落时间与竖直高度有关,与水平方向的风速无关,A错 误,C正确;风速越大,落地时,雨滴水平方向分速度越大,合速度也越 大,B正确,D错误。故选B、C。
【典例1】如图所示,在长约100 cm、一端封闭 的玻璃管中注满清水,水中放一个用红蜡做成的小 圆柱体(小圆柱体恰能在管中匀速上浮),将玻璃管的
A.唐僧说:我们要想到达正对岸就得朝着正对岸划船 B.悟空说:我们要想节省时间就得朝着正对岸划船 C.沙僧说:我们要想少走点路就得朝着正对岸划船 D.八戒说:今天这种情况我们是不可能到达正对岸的
解析:因为划船的速度大于流水的速度,所以将船头偏向上游划船 可能到达正对岸,故 ACD 错误;朝着正对岸划船渡河的时间最短,t=vd划 (d 为河宽),故 B 正确。
典例剖析
典例 2 如图所示,小船在静水中的速度为 v1=4 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,河宽为d=100 m,水流速度 为v2=3 m/s,方向与河岸平行。
(1)欲使船以最短时间渡河,航向怎样?最短时间是多少?船发生的 位移有多大?
(2)欲使船以最小位移渡河,航向又怎样?渡河所用时间是多少?
(2)分析可知,当船的实际移动速度方向垂直于河岸
时,船的位移最小,因船在静水中的速度为 v1=4 m/s,
大于水流速度 v2=3 m/s,故可以使船的实际速度方向垂
直于河岸。如图所示,设船头斜指向上游河对岸,且与河岸所成夹角为 θ,
则有 v1cosθ=v2,cosθ=vv21=34,θ=arccos34,故船头斜指向上游河对岸 ,
易错点:对合运动与分运动的关系认识不到位而致错
案 例 (多选)雨滴由静止开始下落,遇到水平方)
A.风速越大,雨滴下落时间越长
B.风速越大,雨滴着地时速度越大
C.雨滴下落时间与风速无关
D.雨滴着地速度与风速无关
易错分析:不理解分运动具有独立性而误认为水平风速影响竖直方 向下落的运动而误选 A;不理解分运动与合运动的关系 v 合= v2x+v2y而 误选 D。
第二节 运动的合成与分解例题
『选一选』 如图所示,跳伞员在降落伞打开一段时间以后,在空中做匀速运 动。若跳伞员在无风时竖直匀速下落,着地速度大小是4.0 m/s。当有正 东方向吹来的风,风速大小是3.0 m/s,则跳伞员着地时的速度 ( A ) A.大小为5.0 m/s,方向偏西 B.大小为5.0 m/s,方向偏东 C.大小为7.0 m/s,方向偏西 D.大小为7.0 m/s,方向偏东
解析:(1)战士在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直 线运动;
(2)战士受的合力沿竖直方向,与其合速度不在一条直线上,所以做 曲线运动。因其加速度恒定,故其运动为匀变速运动。
典例剖析
典例 1 质量m=2 kg的物体在光滑平面上运动,其分速度vx和vy 随时间变化的图像如图所示。求:
(1)物体受到的合力和初速度; (2)t=8 s时物体的速度; (3)t=4 s时物体的位移; (4)物体的运动轨迹方程。 思路引导:已知分运动求合运动,要注意各分运动的等时性和矢量 (速度、位移、加速度等)合成的平行四边形定则的应用。
(3)当 t=4 s 时,x=v0xt=12 m,y=12ayt2=4 m, 物体的位移 l= x2+y2=4 10 m 设位移与 x 轴的夹角为 α,则 tanα=xy=13 (4)由 x=v0xt=3t,y=12ayt2=14t2,消去 t 得 y=3x62
对点训练
1.(2020·浙江省温州九校高一上学期期末联考)春节期间人们放飞
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