3、"人船模型"的应用
①"等效思想"
如图所示,长为L质量为M的小船停在静水中,船头船尾分别站立质量为m1、m2(m1>m2)的两个人,那么,当两个人互换位置后,船在水平方向移动了多少?
分析:将两人和船看成系统,系统水平方向总动量守恒。本题可以理解为是人先后移动,但本题又可等效成质量为的人在质量为的船上走,这样就又变成标准的"人船模型"。
解答:人和船在水平方向移动的距离为x和y,由动量守恒定律可得:
这样就可将原本很复杂的问题变得简化。
②"人船模型"和机械能守恒的结合
如图所示,质量为M的物体静止于光滑水平面上,其上有一个半径为R的光滑半圆形轨道,现把质量为m的小球自轨道左测最高点静止释放,试计算:
1.摆球运动到最低点时,小球与轨道的速度是多少?
2.轨道的振幅是多大?
分析:设小球球到达最低点时,小球与轨道的速度分别为v1和v2,根据系统在水平方向动量守恒,得:
又由系统机械能守恒得: