2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2:第一章 学案2 运动的合成与分解
2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2:第一章 学案2 运动的合成与分解第3页

1.关于最短时间,可根据运动等时性原理由船对静水的分运动时间来求解,由于河宽一定,当船对静水速度v1垂直河岸时,如图3所示,垂直河岸方向的分速度最大,所以必有tmin=.

  

  图4

2.关于最短航程,一般考察水流速度v2小于船对静水速度v1的情况较多,此种情况船的最短航程就等于河宽d,此时船头指向应与上游河岸成θ角,如图4所示,且cos θ=;若v2>v1,则最短航程s=d,此时船头指向应与上游河岸成θ′角,且cos θ′=.

  三、关联物体速度的分解

绳、杆等连接的两个物体在运动过程中,其速度通常是不一样的,但两者的速度是有联系的(一般两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等),我们称之为"关联"速度.解决此类问题的一般步骤如下:

  第一步:先确定合运动,物体的实际运动就是合运动.

第二步:确定合运动的两个实际作用效果,一是沿牵引方向的平动效果,改变速度的大小;二是沿垂直于牵引方向的转动效果,改变速度的方向.

  第三步:按平行四边形定则进行分解,作好运动矢量图.

  第四步:根据沿绳或杆牵引方向的速度相等列方程.

例如,小车通过跨过滑轮的绳牵引小船B,某一时刻绳与水平方向的夹角为θ,如图5所示.

  

  图5

小船速度vB有两个效果(两个分运动):一是沿绳方向的平动,二是垂直绳方向的转动.将vB沿着这两个方向分解,其中v1=vBcos θ=vA,v2=vBsin θ.

  

  一、运动的合成与分解

例1 质量m=2 kg的物体在光滑水平面上运动,其分速度vx和vy随时间变化的图线如图6(a)、(b)所示,求: