船在静水中的速度为v船=5m/s,水流速度为v水=3m/s,河宽d=100m

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  • 解题思路:船既随水向下游运动,又相对于水向对岸行驶,根据船相对于水的速度与水流速度的比较,分析船能否到达正对岸.假设船头的指向与河岸的夹角为α,运用速度的分解求出船垂直于河岸方向的分速度,分析什么条件时渡河的时间最短,并进行求解.运用作图法,根据三角形定则分析什么条件下船的合速度与河岸夹角最大,则船登陆的地点离船出发点的最小距离,再由几何知识求解最小距离.

    (1)由于船在静水中速度大于水流速度,则两者的合速度垂直河岸,可以正对到达.设船头方向与上游方向夹角为θ,则有:cosθ=

    vs

    vc=[3/5],

    解得:θ=53°;

    (2)当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,

    (3)船过河最短时间为:t=[d

    vc=

    100/5]s=20s,

    则沿着水流方向的位移为:s=vst=3×20=60m.

    (4)因船在静水中的航速为:v1=3m/s,水流的速度为:v2=5m/s.

    船在静水中的航速小于水流的速度,根据平行四边形定则可知,船的合速度方向不可能垂直于河岸,则

    船不能垂直到达正对岸;

    将小船的速度分解为垂直河岸和沿河岸方向,在垂直于河岸的方向上,河宽一定,当在该方向上的速度最大时,渡河时间最短,所以当船头方向垂直河岸,在该方向上的速度等于静水船速,时间最短,为:t=[d

    v1=

    100/3]s;

    船实际是按合速度方向运动,由于v1和v2的大小一定,根据作图法,由三角形定则分析可知,当船相对于水的速度v1与合速度垂直时,合速度与河岸的夹角最大,船登陆的地点离船出发点的最小距离,设船登陆的地点离船出发点的最小距离为s,根据几何知识得:[d/s=

    v1

    v2],

    代入解得:s=[100×5/3]=[500/3]m,;

    答:(1)要使船能到达正对岸,船头方向与上游方向夹角为53°;

    (2)要使船过河时间最短,船头方向垂直河岸;

    (3)过河最短时间为20s;这时船到达正对岸的地点在下游60m处;

    (4)如水速为5m/s,船速为3m/s,则最短位移为[500/3]m;最短时间为

    100

    3s;

    点评:

    本题考点: 运动的合成和分解.

    考点点评: 本题是小船渡河问题,关键是运用运动的合成与分解做出速度分解或合成图,分析最短时间或最短位移渡河的条件.

    解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性,各分运动具有独立性,互不干扰.