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文檔簡介
微專題一運動的合成與分解的兩個模型課標要求1.會用運動的合成與分解的方法分析小船渡河類問題.(科學思維)2.會用運動的合成與分解的方法分析繩、桿連接物體類速度問題.(科學思維)關鍵實力·合作探究——突出綜合性素養形成探究點一小船渡河模型核心歸納1.模型條件(1)小船同時參加兩個勻速直線運動.(2)一個分運動(水的運動)速度大小和方向保持不變,另一個分運動(船在靜水中的運動)速度大小不變,方向可在肯定范圍內改變.2.模型特點(1)船的實際運動是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動.(2)明確三個速度①分速度v水:水流的速度.②分速度v船:船在靜水中的速度.③合速度v合:船的實際航行速度.(3)三種情景①過河時間最短:如圖甲,船頭方向垂直于河岸時,渡河時間最短,最短時間t短=dv1(d為河寬②過河路徑最短(v2<v1時):如圖乙,合速度垂直于河岸,航程最短,x短=d.③過河路徑最短(v2>v1時):合速度不行能垂直于河岸,無法垂直河岸渡河.確定方法如下:如圖,以v2矢量末端為圓心,以v1矢量的大小為半徑畫弧,從v2矢量的始端向圓弧作切線,則合速度沿此切線方向航程最短.由圖丙可知sinθ=v1v2,最短航程x短=dsin應用體驗例1小船在200m寬的河中航行,水流速度為2m/s,船在靜水中的速度為4m/s.已知cos53°=35.[試解][遷移拓展1]要使小船航程最短,應如何航行?歷時多久?[遷移拓展2]小船怎樣過河用時最短?過河的最短時間為多少?[遷移拓展3]若水流速度是5m/s,船在靜水中的速度是3m/s,則怎樣過河才能使船沿河岸方向航行的距離最???該最小距離是多少?【方法技巧】“三模型、兩方案、兩確定”解決小船渡河問題針對訓練1[2024·四川成都高一期末]如圖所示,在某一段平直的河道中,一游客劃船由M點動身沿直線到達對岸N點,直線MN與河岸成60°夾角.已知MN兩點間距離為30m,河中水流的速度大小為3m/s,游客劃船在靜水中的速度大小也為3m/s,則下列說法正確的是()A.過河的時間為5sB.過河的時間為10sC.若劃船過程中保持劃船速度大小方向不變,水流速度增大,則航程會減小D.若劃船過程中保持劃船速度大小方向不變,水流速度減小,則渡河時間減小探究點二繩(或桿)端速度分解模型核心歸納1.“關聯”速度關聯體一般是兩個或兩個以上由輕繩或輕桿聯系在一起,或干脆擠壓在一起的物體,它們的運動簡稱為關聯運動.一般狀況下,在運動過程中,相互關聯的兩個物體不是都沿繩或桿運動的,即二者的速度通常不同,但卻有某種聯系,我們稱二者的速度為“關聯”速度.2.“關聯”速度分解的步驟(1)確定合運動的方向:物體實際運動的方向就是合運動的方向,即合速度的方向.(2)確定合運動的兩個效果.用輕繩或可自由相互接觸的(3)畫出合運動與分運動的平行四邊形,確定它們的大小關系.3.常見的速度分解模型應用體驗例2[2024·福建廈門高一期末]質量為m的物體P置于傾角為θ1的固定光滑斜面上,輕細繩跨過光滑定滑輪分別連接著P與小車,P與滑輪間的細繩平行于斜面,小車以速率v水平向右做勻速直線運動.當小車與滑輪間的細繩和水平方向成夾角θ2時(如圖所示),下列推斷正確的是()A.P的速率為vB.P的速率為vsinθ2C.P處于超重狀態D.P處于失重狀態[試解]針對訓練2新冠疫情居家期間,某人為熬煉身體設計了如圖所示的裝置,在水平地面上豎直固定直桿A和B.將重物套在桿A上,在桿B的頂端固定一輕滑輪,繩子的一端連接重物,跨過定滑輪后另一端系在腰上.起先時,重物在水平地面上,人以恒定的速度v0向左運動,當繩子與桿A的夾角θ=60°時,重物的速度為v,加速度為a,規定向上為重物速度、加速度正方向.下列說法正確的是()A.v=12v0B.v=32v0C.a>0D.評價檢測·素養達標——突出創新性素養達標1.某小船船頭垂直于河岸渡河,若水流速度突然增大,其他條件不變,下列推斷正確的是()A.小船渡河的時間不變B.小船渡河的時間削減C.小船渡河的時間增加D.小船到達對岸的地點不變2.[2024·江蘇宿遷高一月考]如圖所示,河寬d=20m,小船要行駛到河對岸,P處為小船的正對岸位置,已知小船的劃行速度v1=5m/s,水流速度v2=3m/s.下列說法正確的是()A.小船行駛到對岸P點的時間為4sB.小船行駛到對岸P點的時間為5sC.若水流速度變大,小船行駛到對岸的最短時間變長D.若水流速度變大,小船行駛到對岸的最短時間變短3.如圖,A、B為固定的定滑輪,一根不行伸長的輕質細繩跨過兩定滑輪,用一外力使細繩上端以v=9m/s的速度向右勻速運動,細繩下端連接的小物塊沿水平地面對左運動,當β=θ=53°時,小物塊的速度大小為(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6)()A.11.25m/sB.12.5m/sC.15m/sD.18m/s4.如圖所示,一條小船位于200m寬的河正中A點處,從這里向下游1003m處有一危急區,當時水流速度為4m/s,為了使小船避開危急區沿直線到達河岸,小船在靜水中的速度至少是多少?微專題一運動的合成與分解的兩個模型關鍵實力·合作探究探究點一【例1】【解析】小船的實際運動是小船在靜水中的運動與船隨水漂流運動的合運動,由于分運動與合運動具有等時性,因此小船渡河時間等于垂直河岸方向運動的時間,即t1=dv船=2004小船沿水流方向的位移s1=v水t1=2×50m=100m故小船將在50s后到達河對岸下游100m處.【答案】50s后河對岸下游100m處[遷移拓展1]解析:要使小船到達正對岸,船的合速度v應垂直于河岸,如圖所示,則cosθ=v水v船=故θ=60°即船的航向與河岸成60°角,偏向河流上游.過河時間t=dv=2004sin60答案:船的航向與河岸成60°角,偏向河流上游1003[遷移拓展2]解析:考慮一般狀況,設船頭與河岸成隨意角θ′,如圖所示.船的過河時間取決于垂直于河岸方向的分速度v⊥,v⊥=v船sinθ′,故小船過河時間為t2=dv船sinθ'=2004sinθ's,當θ′答案:船頭與河岸垂直50s[遷移拓展3]解析:因為v′船<v′水,船不行能垂直河岸橫渡,無論船頭方向如何調整,總被水流沖向下游.如圖所示,設船頭與河岸成β角,合速度v′與河岸成α角,可以看出α角越大,船沿河岸方向航行的距離x′越?。敲?,在什么條件下α角最大呢?以v′水的矢量末端為圓心,以v′船的大小為半徑畫圓弧,當合速度v′與圓相切時,α角最大.cosβ=v船'v水'=35,船頭與河岸的夾角β=53°.又x'd=v'v船答案:船頭與河岸成53°角,偏向上游267m針對訓練1解析:設河中水流速度為v水,靜水中劃船速度為v靜,船頭與航線MN之間的夾角為α,則v水和v靜在水中的合速度如圖所示.由幾何學問得α=60°,船在水中的合速度大小為3m/s,方向沿MN,故小船從M點沿直線MN到達對岸所經驗的時間為t=Lv合=10s,故B正確,A錯誤;劃船過程中保持劃船速度大小、方向不變,水流速度增大,則合速度的方向將更偏向下游,航程會增大,故C錯誤;若劃船過程中保持劃船速度大小方向不變,水流速度減小,但船的分速度沿垂直于河岸方向的重量不變,所以渡河時間不變,故答案:B探究點二【例2】【解析】將小車的速度v進行分解,如圖所示,則有vP=vcosθ2,選項A、B錯誤;小車向右運動,θ2減小,v不變,則vP漸漸增大,說明物體P沿斜面對上做加速運動,處于超重狀態,選項C正確,D錯誤.【答案】C針對訓練2解析:重物沿桿A向上運動,沿繩子方向的分速度等于v0,即vcosθ=v0,所以v=v0cosθ.當θ=60°時,v=2v0,故A、B錯誤;重物沿桿A向上運動,繩子與桿A的夾角θ增大,由v=v0cosθ可知重物運動的速度增大,所以重物做加速運動,a答案:C評價檢測·素養達標1.解析:設小船沿垂直河岸方向、在靜水中的速度大小為v,河寬為d,則渡河時間t=dv,與水速大小無關,選項A正確,B、C錯誤;由于水速增大,故合速度的方向改變,到達河對岸的地點改變,選項D答案:A2.解析:小船要行駛到對岸P點,船頭應偏向上游,使合速度垂直河岸,合速度大小為v=v12-v22=4m/s,到達P點的時間為t=dv=5s,A錯誤,B正確;當船頭垂直于河岸時,渡河時間最短,最短時間為tmin=d答案:B3.解析:小物塊參加兩個方向的分運動——沿繩方向的分運動和垂直繩方向的分運動,將小物塊的速度分解到沿繩和垂直繩的方向,如圖所示,小物塊沿繩方向的分
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