从绳子着眼求解由绳子牵连物体的速度

1问题的提出运动的合成与分解是中学物理教学的难点之一,特别是由绳子牵连的物体的速度分解,几乎出现于所有的同步教辅材料中,其典型示例为:如图1所示,在河岸上用定滑轮拉绳子使小船靠岸,拉动绳子的速度v0大小恒定,当拉着船头的绳子与水面夹角为θ时,求小船沿水面的行驶速度v。求解小船沿水面行驶速度的关键是对船速v的正确分解。矢量分解的一般法则是等效原则,按运动效果应将小船沿水面的运动分解为沿绳子方向的分运动v∥和绕定滑轮转动的分运动v⊥,从而得出船速v∥=vcosθ=v0,即v=covs0θ。但历届教学实践发现,不少同学难以接受对船速的正…     

巧设情景 突破难点—小船速度分解问题探讨

1　问题提出如图 1所示 ,某人通过定滑轮牵引一小船 ,若人拉绳的速率恒为v,设牵绳与水面的夹角为θ ,则关于船速v船 与θ的关系 ,正确的是 :图 1A .v船 =vsinθ.B .v船 =vcosθ.C .v船 =v/cosθ.D .v船 =v/sinθ.错解 :很多学生往往把绳速v正交分解为竖直向上的分速度v1和水平方向的分速度v2 ,且v船=v2 .如图 2 ,v船 =v2 =vcosθ,故选B .图 2　　　　　　　　　　　　图 3正确的解法 :将船速v船 分解为沿绳方向的收绳分速度v和垂直于绳方向的转动分速度v⊥ ,如图 3,v船=v/cosθ ,故正确答案是C .该问题的难点在于学生不理解船速v船 及两…     

绳子拉船模型及其应用

绳子拉船模型是物理问题中一个比较常见、非常有用的物理模型 .如果学生正确地掌握了这个模型 ,不仅对理解运动的合成与分解的涵义大有益处 ,而且还可以举一反三 ,触类旁通 ,提高解题的速度和技巧 .一、模型原题如图 1所示 ,通过绕定滑轮的绳子拉动停在平静的湖面上的小船 ,当绳的 AO段与水平方向成θ角 ,拉动绳子的速度为 v时 ,小船前进的速度为多大 ?(设绳子一直是拉紧的 )　　　　图 1　　　　　　　　图 2解法一　运动分解法 :与小船相连的绳端 A的实际运动速度与小船的前进速度相同 ,其方向为水平向左 .当小船向左运动时 ,定滑轮右侧…     

绳子拉船模型及其应用

绳子拉船模型是习题教学中的一个常用物理模型．学生正确掌握了这个模型，对理解运动的合成与分解的涵义是有好处的．１模型原题 ［题１］如图１所示，通过绕定滑轮的绳子拉动浮在平静湖面上的小船，当绳的ＡＯ段与水平方向成θ角，拉动绳的速度为ｖ时，小船前进的速度为多大？ 解析：与小船相连的绳端Ａ，其实际运动速度与小船的前进速度相同，其方向为水平向左．当小船向左运动时，定滑轮右侧的绳子的运动效果为：沿绳子方向收缩和绕定滑轮顺时针转动，因此，对于绳端的运动应分解为沿绳的方向、垂直于绳的方向两个分量，如图２所示．由于…     

浅析速度的分解

运动的合成和分解中,速度合成问题相对比较简单,同学们一般不会感到很大困难,但对于速度分解尤其对含有转动分速度的分解问题往往出错或无从下手.如图1所示,人拉绳的速度为v,小船运动速度多大?(绳与水平方向夹角为θ).很多同学把绳拉船速度v当做合速度,把v沿水平和竖直两方向进行分解得到小船运动速度v1=cosθ,这种分解是错误的,其一     

“力”与“运动”的分解

在中学阶段,关于力的效果和运动的效果,学生往往感到棘手,常常区分不开、混为一谈。下面举例来谈一谈这个问题。一、常见错误例1.如图1所示,物体A、B置于水平轨道上,通过绳子下吊一重物C。物体C下降速度Vc以及二绳与水平方向夹角θ均为已知,求物体A、B速度Va,Vb?一般学生拿到这道题目总是不假思索的这样解:如图2所示,沿绳子方向分解速度Vc,V1、V2分别是两分速度,则V1=V2=Vc/2sinθ然后再把Va沿绳子方向和垂直绳子方向进行分解,其分速度分别是V3、V4,再考虑绳子不会伸长,V3=V2,如图3所示。则:Va=Vc/sin2θ同理,Vb=Vc/sin2θ很显然,…     

关于一道竞赛题的三个结论

第22届全国中学生物理竞赛复赛题第六题。两辆汽车A与B,在t=0时从十字路口O处分别以速度vA和vB沿水平的、相互正交的公路匀速前进,如图1所示。汽车A持续地以固定的频率v0鸣笛,求在任意时刻t汽车B的司机所检测到的笛声频率。已知声速为u,且当然有u>vA、vB。解法一如图2所示,设经时间t,汽车A、B的位移分别为xA、xB,AB连线与x轴的夹角为θ。则:xA=vAt,xB=vBt,sinθ=xBx2A x2B=v2Av Bv2B,cosθ=x2Ax Bx2B=v2Av Bv2B。vA,vB在A、B连线上的分量分别为v′A=vAcosθ=v2Av2 Av2B,v′B=vBsinθ=v2Bv2A v2B。代入多普勒效应公式有:v=…     

斜面上的平抛运动研究

<正>如图1所示,已知斜面与水平方向间的夹角为θ,物体的初速度为v_0,充分利用夹角θ,我们可以求出一系列物理量。在水平方向上有x=v_0t,在竖直方向上有y=1/2gt~2,且tanθ=y/x,运动时间     

Strong/weak limits and strong/weak differentials of multi-variable indeterminate forms. III: Transformations

1SimplificationinsphericalcoordinatesInthesphericalcoordinatessystem,??y?x=rsinθcosφ,z=rsinθsinφ,=rcosθ,???00≤θ<π,≤θ<2π.Setk=?tanφ,yandK=?zcotθ,then,xxcosφcotθu=r0K(t,t')istransformedintor=r0K(tanφ,cos),φandis,whenφ=0,simplifiedintoatruncatedcurver=r°K(0,cotθ).Thelatteriseasiertoberesolvedandcanreverttotheformerthroughturningaroundfor180°.Example.Thereexistsu=z2=(rcosθ)2x2+y2+z2r2=r°cos2θ?φ°,0≤θ≤π,0≤φ<2π.AsshowninFig.1,XX′isthediameteroftheunitcircle,OP0i…     

分析共点力平衡的四种方法

一、正交分解法利用正交分解的方法,把各个外力间的矢量关系转化为沿两个坐标轴方向上的力的分量间的代数关系,从而变矢量的几何运算为标量的代数运算.平衡时有∑F=0,即∑Fx=0,∑Fy=0.例1质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,它与斜面间的动摩擦因数为μ.在水平恒力F的作用下,物体沿斜面匀速上滑,速度为v,如图1所示.则物体所受的摩擦力为A.μmgcosθB.μ(mgcosθ+Fsinθ)C.Fcosθ-mgsinθD.μ(mgcosθ-Fsinθ)解析由于物体做匀速直线运动,建立如图2所示的直角坐标系,由图中受力分析和平衡条件得Fx=Fcosθ-F1-mgsinθ=0,①Fy=FN-Fsin…     

换个角度看抛体运动

忽略空气阻力的经典抛体运动经常在各类物理教程中被讨论 ,众所周知 ,当抛射角为θ=45°时水平射程最大 .Sarafian最近在一篇文章里证明了在抛射初速度一定的情况下 ,当抛射角为 5 6 .46°时抛射的径迹最长 ,在这篇文章里 Sarafian还指出了另一个与抛体运动有关的有趣性质 ,斜抛运动的轨迹方程形式为y=xtgθ- g2 v20 cos2 θx2 . 1图 1这里 v0 是初速度 ,θ为抛射角 .若用 S(θ)表示径迹的边界与水平轴所围成的面积 ,如图 1所示 ,有S(θ) =∫R0 ydx,2这里 R为抛体运动的水平射程 ,即R=v20 sin2 θ/ g,将方程 1代入 2式并积分 ,得S(θ) =…     

物体平衡问题常用解题方法

解决平衡问题的一般步骤是 :①选取研究对象 ;②进行受力分析 ;③根据平衡条件列方程求解 .1　正交分解法当物体受力较多时 ,常常把物体受的力沿互相垂直的 2个方向分解 ,根据∑ Fx =0 ,∑ Fy =0列方程求解 .图 1例 1　长L的绳子 ,一端拴着半径为r、重力为G的球 ,另一端固定在倾角为α的光滑斜面的A点上 ,如图 1所示 ,试求绳子的张力 .解析　球受重力G、绳子拉力FT 和斜面支持力FN 作用 ,将G和FT 沿平行于斜面和垂直于斜面 2个方向分解 .设∠OAB =β ,根据 ∑ Fx =0得Gsinα -FTcosβ =0 .cosβ =(r L) 2 -r2r L =L2 2rLr L ,…     

一道典型习题的解法赏析

如图1所示,某人站在岸上通过绕过定滑轮的绳子向岸边拉船,他拉绳子的速率υ不变,当拉船的绳子与水平面成θ角时,船前进的速度 u 有多大?一、常规解法分析在这里讨论的是船运动的速度问题,以船与绳子的连接点为研究对象,它的实际运动速度 u 的方向水平向左,这就是合速度.船的运动可以认为是两个运动的合成:一个是沿绳子方向向上的运动,速度大小即为υ;另一个分速度的方向垂直于绳,如图2所示,作出速度矢量的平     

关于小船渡河的几个问题(高一、高三)

1.垂直渡河要使小船垂直渡河,小船在静水中的航行速度v1必须大于水流速度v2,且船头应指向河流的上游,使船的合速度v与河岸垂直,如图1所示.设船头指向与河岸上游之间的夹角为θ,     

对"圆锥摆"认识的一个盲点

1一个使人困惑的题目在高三复习的一次测验中,我在试卷中出了这样的一个题目:如图1所示,长L=0·1m的轻绳,上端固定在以角速度ω转动的竖直杆上,下端系一质量为m的小球。求ω分别为下面两值时,轻绳与竖直方向的夹角θ为多少?(1)ω=102ard/s;(2)ω=52ard/s。大部分学生的解答过程如下。小球受到重力mg和线拉力FT作用。重力与线拉力的合力F合的方向与加速度a方向相同,水平指向杆,如图2所示。合力F合=mgtanθ,小球做圆周运动的半径r=Lsinθ。由牛顿第二定律F合=ma得到:mgtanθ=mω2Lsinθ,(1)上式两边约去sinθ,立即求得cosθ=gω2L。(2)把…     

“平抛运动”典例教学设计

平抛运动是曲线运动中典型的运动,掌握它尤为重要,接受方式值得探讨,请尝试一下下面方式的整合过程吧!知识点1.速度.(1)分速度:vx=v0、vy=gt(如图1所示)(2)合速度:v2=v2x+v2y(3)速度偏向角β随时间t关系:tanβ=vy/vx=(g/v0)(4)速度和位移偏向角关系:tanβ=2tanα(5)速度变化量Δv=gΔt,方向竖直向下(如图2所示)(6)速度反向延长线交与x轴上的x/2处     

巧用功能原理处理联体速度的合成与分解

问题如图1,通过滑轮用一轻绳拉湖面上的小船,使小船靠岸,设水平匀速拉绳的速度为v1,求:当轻绳与水平面夹角为θ时,小船的靠岸速度v2(错不解计滑轮摩擦)。由于同一段轻绳各点速度大小相等,所以拴着船的轻绳端点速度大小也是v1,把v1沿水平方向和竖直方向即为小船靠岸速度的大小v1cosθ。错解剖析小船靠岸的运动是实际运动,拴船的轻绳在船头端处的“结点”,实际是和船具运有动相是同的合运运动动状。态,因此应该视该“结点”处绳的常规解析把小船的靠岸运动速度v2分解:一个沿轻绳方向的分速度(大小等于v1),另一个垂直轻绳的分速度,见S图3。因…     

电场中的类平抛运动

平抛运动的特征(1)平抛运动是一种匀变速曲线运动,加速度α=g,方竖直向下;初速度v0的方向与竖直方向垂直,但其他任一时刻的合速度的大小方向都在发生变化。(平2)抛平运抛动运可动以规分律解为两个分运动:①水平方向上初速度为v0的匀速直线运动;②竖直方向上的自由落体运动。如图1所示,物体从O点以水平的初速度抛出,不计空气阻力,经时间t后到达P点:速度大小vx=v0vy=gtvt=v2x+v2y位移大小sx=v0tsy=21gt2s=s2x+s2y方向tanφ=vvyx=vgt0方向tanφ′=ssyx=2gvt0即P点速度方向的延长线平分水平位移sx,好象物体从sx的中点D沿直线方向飞来。匀强电…     

一道运动学试题的四种解法

例如图1所示,质量为m的物块,在平行斜面向上的恒力F的作用下,以初速度v0从底端加速到达顶端时的速度为v.若斜面长为L,高为h,与物块间的动摩擦因数为μ,求此过程中恒力所做的功.图2一、利用功能原理求解解如图2所示,首先对物块进行受力分析,设斜面倾角为θ,分解重力有G2=mgcosθ     

对一道全国中学生物理竞赛复赛试题的讨论

第 2 0届全国物理竞赛复赛试卷第七大题原题是 :如图 1所示将一铁饼状小物块在离地面高为h处沿水平方向以初速v0 抛出 .已知物块碰地弹起时沿竖直方向的分速度的大小与碰撞前沿竖直方向的分速度的之比为e(e <1 ) .又知沿水平方向物块与地面之间的动摩擦因数为 μ(μ≠ 0 ) ;每次碰撞过程的时间都非常短 ,而且都是“饼面”着地 .求物块沿水平方向运动的最远距离 .　　　图 1图 2　　原题提供的参考解答 :如图 2所示 ,设物块在A1点第一次与地面碰撞 ,碰撞前水平速度仍为v0 ,竖直速度为 :u0 =2 gh. (1 )碰撞后物块的竖直速度变为u1,根据题意 ,…