Question

如图1－10所示，一人站在岸上，利用绳和定滑轮，拉船靠岸，在某一时刻绳的速度为v，绳AO段与水平面夹角为θ，不计摩擦和轮的质量，则此时小船的水平速度多大？

Answer 1

v_A=v/cosθ

解析:

错解：将绳的速度按图1－11所示的方法分解，则v₁即为船的水平速度v₁= v·cosθ。

　　上述错误的原因是没有弄清船的运动情况。实际上船是在做平动，每一时刻船上各点都有相同的水平速度。而AO绳上各点运动比较复杂，既有平动又有转动。以连接船上的A点来说，它有沿绳的平动分速度v，也有与v垂直的法向速度v_n，即转动分速度，A点的合速度v_A即为两个分速度的和。v_A=v/cosθ

　　【正确解答】方法一：小船的运动为平动，而绳AO上各点的运动是平动+转动。以连接船上的A点为研究对象，如图1-12，A的平动速度为v，转动速度为v_n，合速度v_A即与船的平动速度相同。则由图可以看出v_A=v/cosθ。

　　【小结】方法二：我们可以把绳子和滑轮看作理想机械。人对绳子做的功等于绳子对船做的功。我们所研究的绳子都是轻质绳，绳上的张力相等。对于绳上的C点来说即时功率P_人绳=F·v。对于船上A点来说P_绳船=Fv_Acos

　　解答的方法一，也许学生不易理解绳上各点的运动。从能量角度来讲也可以得到同样的结论。还应指出的是要有实际力、实际加速度、实际速度才可分解。