高中物理竞赛典型例题精讲风吹帆船平均_历史起源_帆船

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04-01-21_风吹帆船平均阻力和方向本期高中物理竞赛试题，我们共同来研究一下碰撞冲击力作用下的平均作用力的问题，其实这类问题，在以往的几期内容中，已经有过了比较详细的说明了，通常的解题思路也比较模式化，虽然计算公式中都会有极短的作用时间的一项，但是这类题目的共同点也在此处，一定都能够通过简单的变形，将时间项约去后，得到平均作用力的关系，这就是这类题目的重点解题思路和方法，相信这个方法同学们现在都掌握的比较熟悉了，这里小编本期给同学们展示的题目，不仅仅需要利用动量定理来计算，还需要通盘考虑运动的相对性原理，来计算相对运动中的受力方向，这个点与动量定理结合在一起考查后，显着本期题目还是比较有难度的一个题目。同学们对于运动的相对性原理应该都有比较深刻的认识，对于绝对速度、牵连速度和相对速度都能够熟练的应用，但是具体来说，这三个速度对应的受力情况，又是怎样的呢？这里小编就通过本期题目来看看对于一个相对运动的体系中，由于选取的参考系不同的原因，会不会导致分析出来的受力大小发生变化，同时会不会影响到物体受力的方向。总体来说，本期题目的重点考查的物理知识就在于动量定理的应用和运动的相对性原理上，当然这两个知识点虽然都是大路边上的知识点，在高中物理学习过程中，应该属于比较普遍应用的两个定理，但是同时也是一些比较复杂的题目增加难度的主要考查点，这两个考点特别是运动的相对性原理，在众多难题中都有应用，因此还是不能忽视的一个非常重要的知识点，同时在本期题目中还有一个小坑，这里小编先不介绍了，有兴趣的同学可以自己做一下看看，就会对于这个小坑有着更加深刻的理解的。典型例题与解题步骤一艘木帆船，帆的面积为S=8m2，当船由南向北行驶时，恰好刮东南风，相对船风速为v0=8m/s，且方向跟帆的平面垂直，这种情况下木船不用人力即以v=2m/s的速度直线行驶，设风吹到帆面后，气流跟帆面平行地逸散，试求此帆船行驶过程中受到的平均阻力的大小和方向(空气的密度为ρ=1.29kg/m3)。高中物理竞赛典型例题解题方法与思路通过上面的解题思路的分析，同学们现在应该认识到这样的一个问题，对于这个题目而言，有三个速度方向，首先就是船相对于地面的速度，当然了，应该是船相对于水面的速度，这里小编习惯性地用地面表示，对于解题无妨的一个小问题，由于船做匀速直线运动，因此对于船而言，船受到的力应该是平衡力，然后通过理解题意，得到船应该受到两个力的作用，即一个是风对船的推力，另一个就是水对船的阻力，其中这两个力应该是大小相等，方向相反的。然后还有两个速度，这两个速度至关重要的，首先是风相对于地面的运动速度，对于这个速度而言，通过题干知道的是这个速度的方向，即题目中给出的东南风，但是并不知道这个风速大小是多少，但是相对于地面而言，风吹到船的帆面上，然后就逸散掉了，也就是说，对于地面而言，风与船帆发生碰撞后，风具有了与船相等的运动速度，即风向对于船的运动相等，并且由于船具有速度的原因，船上的船帆并不能垂直于相对于地面风速，因此此时风对于船帆的作用力并不能确定，也不能通过这个思路来确定船帆的方向。这就类似于同学们在解决飞机运动的类似题目中的飞机空速的定义，也是相对于空气的运动速度，具体还需要考虑风的运动速度。但是根据上面的分析可知，风在与船帆发生碰撞后的运动速度是相对于船静止的，因此对于就可以选取船为参考系，然后就知道了此时风与船帆发生碰撞后，运动速度减小到零，但是随之问题也来了，也就是题目中并不知道风相对于船的运动速度的方向，但是大小是知道的，画出图形后，就能够发现可以应用正弦定理得到角度的关系，然后根据动量定理就能够得出最后的受力大小，这个受力的方向应该与风相对于船的速度方向相同，即垂直于船帆的方向，最终得到了答案。

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