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抓住矢量,巧解与曲线运动相关的难点问题

2012-04-29曹东

新高考·高一物理 2012年4期

曹东

高中物理中的运动可以分为直线运动和曲线运动,而物理必修2主要以曲线运动为主,解决与曲线运动相关的难点问题是学好物理必修2的关键. 解决与曲线运动相关的难点问题的关键是抓住矢量,即抓住力、加速度、速度和位移,充分利用矢量的分解与合成图,并建立相关矢量关系,利用矢量分解和合成的方法巧解与曲线运动相关的难点问题.

■ 一、 抓住矢量,巧妙分析运动性质,求解相关量

■ 问题1一快艇要从岸边某一不确定位置处,船头正对对岸行驶到达河中离岸边100 m远的一浮标处,已知快艇在静水中的速度vx图象和流水的速度vy图像如图1中图甲、乙所示,求:

(1) 快艇做什么运动?

(2) 6 s末快艇的速度为多少?

(3) 快艇在何处开始运动才可以最快到达浮标处,最短的时间为多少?

■ 思路分析本题由甲图知,快艇在静水中做匀加速直线运动,由乙图知水匀速流动. 抓住加速度、速度这两个矢量,通过矢量合成可知,快艇加速度方向与速度方向不在同一直线上,同时快艇的加速度恒定,因此快艇做匀变速曲线运动. 同时可知6 s末快艇的速度为v=■=3■ m/s,方向:tan θ=■=1,与岸边夹角45°. 这只是6 s末的瞬时速度,其它时刻的速度求法与此相似,可见用此法我们可以求出任意时刻的曲线运动的速度.

由题意可知当快艇船头正对对岸行驶时,最快到达浮标处. 快艇做匀变速曲线运动,可以采用分解的方法“化曲为直”,快艇沿垂直河岸方向做匀加速直线运动,由x=■at2知,t=20 s. 同时由运动……

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