- 高一物理渡河距离
高一物理渡河距离包括位移和路程两个物理量。
位移。是表示物体(质点)的位置变化。从初位置到末位置的有向线段,是矢量,既有大小又有方向,在直角坐标系中可以用D=x-x表示'(x为初位置坐标,x'为末位置坐标)。
路程。是表示物体(质点)运动轨迹的长度,只有大小,没有方向,在直角坐标系中可以用s=vt表示(v是运动速度,t是运动时间),是标量。
需要注意的是,渡河距离并不等同于位移。位移是从初位置到末位置的有向线段,而渡河距离可能大于或小于这个长度,具体取决于渡河方式、水流速度以及船在静水中的速度等因素。
相关例题:
某人站在河边,用绳通过定滑轮拉紧一个重物在河岸上,重物由静止开始以恒定的速度v沿水平方向运动,运动过程中绳与水平方向的夹角为θ。已知重物的质量为m,重力加速度为g。求重物沿绳运动到河岸上的最短距离。
解答:
根据题意,重物沿绳运动时受到重力、绳的拉力以及摩擦力的作用。由于重物做匀加速直线运动,因此可以根据牛顿第二定律求解加速度。
根据牛顿第二定律,有:
$F - mg = ma$
其中,F为绳对重物的拉力,$mg$为重力,$a$为加速度。
由于重物沿绳运动时受到的摩擦力较小,可以忽略不计。因此,绳对重物的拉力F可以表示为:
$F = mg\cos\theta$
其中,$\theta$为绳与水平方向的夹角。
当重物沿绳运动到河岸上的最短距离时,绳与水平方向的夹角最小。此时,重物沿绳运动的距离最短。根据运动学公式,有:
$x = vt\sin\theta$
其中,$x$为运动距离,$v$为运动速度,$\theta$为绳与水平方向的夹角。
将上述公式代入牛顿第二定律公式中,得到:
$mg\cos\theta - mg\sin\theta = ma$
整理得到:
$a = g\sin\theta$
将加速度代入运动学公式中,得到:
$x = vt\sin\theta = v\frac{g\sin\theta}{g\cos\theta}$
当夹角$\theta = 90^{\circ}$时,运动距离x最小。此时,重物沿绳运动到河岸上的最短距离为:
$x_{min} = \frac{v^{2}}{g}$
所以,当夹角$\theta = 90^{\circ}$时,重物沿绳运动到河岸上的最短距离为$\frac{v^{2}}{g}$。
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