(1)人的速度和船的速度有什么关系?
(2)人和船的位移有什么关系?
答案 (1)原来静止的"人"和"船"发生相互作用时,所受外力的矢量和为零,则动量守恒.在相互作用的过程中,由mv1-Mv2=0知任一时刻"人"和"船"的速度大小之比等于质量的反比.整个过程中"人"走"船"行,"人"停"船"停.
(2)因为任意时刻mv1=Mv2,所以ms1=Ms2,即人和船的位移与质量成反比.
[知识梳理] "人船模型"的特点和遵循的规律
1.满足动量守恒定律:m1v1-m2v2=0,也有m1s1-m2s2=0.
2.运动特点:人动船动,人静船静,人快船快,人慢船慢,人左船右;人、船的速度(平均速度或瞬时速度)与它们的质量成反比;人、船位移与它们的质量成反比,即==.
3.应用上述关系时要注意一个问题:公式中v和s一般都是相对地面而言的.
[即学即用] 分析下面的情景,判断下列说法的正误.
一人从停泊在码头边的船上往岸上跳,若该船的缆绳并没拴在码头上,则:
(1)船质量越小,人越难跳上岸.( √ )
(2)船质量越大,人越难跳上岸.( × )
(3)人跳跃相对船的速度等于相对地的速度.( × )
一、反冲运动的应用
1.反冲运动问题一般应用系统动量守恒定律列式计算.
列方程时要注意初、末状态动量的方向,反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的.
2.动量守恒定律表达式中的速度均为相对地面的速度,对"相对"速度,则要根据矢量关系转化为相对地面的速度.
例1 反冲小车静止放在水平光滑的玻璃上,点燃酒精,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方向运动.如果小车运动前的总质量为M=3 kg,水平喷出的橡皮塞的质量为m=0.1 kg.
(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9 m/s,求小车的反冲速度;
(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变,方向与水平方向成60°夹角,小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?
答案 (1)0.1 m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反
(2)0.05 m/s,方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反
解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受合外力为零,系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向
根据动量守恒定律得,mv+(M-m)v′=0