图3
答案 2m/s
解析 长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上,两者碰撞时间极短,碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计,长木板A与滑块C组成的系统,在碰撞过程中动量守恒,取水平向右为正方向
则mAv0=mAvA+mCvC①
A、C碰撞后,长木板A与滑块B组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,mAvA+mBv0=(mA+mB)v②
长木板A和滑块B达到共同速度后,恰好不再与滑块C碰撞,即最后三者速度相等,vC=v③
联立①②③式,代入数据解得:vA=2m/s
处理多物体、多过程动量守恒的问题应注意:
(1)正方向的选取.
(2)研究对象的选取,明确取哪几个物体为系统作为研究对象.
(3)研究过程的选取,明确哪个过程中动量守恒.
三、动量守恒定律应用中的临界问题分析
分析临界问题的关键是寻找临界状态,在动量守恒定律的应用中,常常出现相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态,其临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系,这些特定关系的判断是求解这类问题的关键.
例4 如图4所示,一质量为的人站在质量为m的小船甲上,以速率v0在水面上向右运动.另一个完全相同的小船乙以速率v0从右方向左方驶来,两船在一条直线上运动.为避免两船相撞,人从甲船以一定的速率水平向右跃到乙船上,不计水对船的阻力,问:为能避免两船相撞,人水平跳出时相对于地面的速率至少多大?
图4
答案 v0
解析 设向右为正方向,两船恰好不相撞,最后具有共同速度v1,对两船和人组成的系统,由动量守恒定律,有(+m)·v0-mv0=(2m+)v1
解得v1=v0.