解题思路:船航行时速度为静水中的速度与河水流速二者合速度,当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短.由矢量合成的平行四边形定则得知小船的合速度,小船实际以合速度做匀速直线运动,进而求得位移的大小;小船以最短距离过河时,则静水中的速度斜着向上游,合速度垂直河岸.
(1)静水中速度为5m/s,河水速度为3m/s,
当以静水中的速度垂直河岸过河的时候渡河时间最短,
则知:tmin=[d
vc=
160/5]s=32s,
这时小船的合速度:v=
v2c+
v2s=
52+32=
34 m/s,
所以,小船的位移大小是:
s=vtmin=
34×32m=32
34m.
(2)小船以最短距离过河时,则静水中的速度斜着向上游,合速度垂直河岸,
设与河岸的夹角为θ,则由矢量合成的平行四边形法则解三角形得:cosθ=[3/5],
解得:θ=37°
这时合速度:v=
v2c−
v2s=
52−32=4m/s,
过河时间:t=[d/v]=[160/4]s=40s;
答:(1)、要小船以最短时间过河,必须静水中速度垂直河岸,最短时间为32s,小船在河水中实际行驶的距离是32
34 m.
(2)、要小船以最短距离过河,则静水中的速度斜着向上游,与河岸的夹角为37°,过河时间为40s.
点评:
本题考点: 运动的合成和分解.
考点点评: 小船过河问题属于运动的合成问题,要明确分运动的等时性、独立性,运用分解的思想,看过河时间只分析垂直河岸的速度,分析过河位移时,要分析合速度.