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1、第5點 人船模型中人、船運動特點對比
1.模型描述
如圖1所示,長為l,質(zhì)量為M的小船在靜水中停泊著,質(zhì)量為m的人由靜止從船的一端走向另一端.
圖1
“人船模型”是一類題目的縮影,例如:人在光滑水平面上的平板車上行走、放在光滑水平面上的斜劈上的木塊下滑等都可用此模型處理.
2.人、船運動特點對比
對象
合外力
加速度
速度
位移
人
船對人在水平方向的靜摩擦力f
a人=
v人
s人
船
人對船在水平方向的靜摩擦力f′
a船=
v船
s船
人船
系統(tǒng)
大小為零
=
方向相反
Mv船=mv人
方向相反
Ms船=ms人
方向相反
2、
對點例題 如圖2所示,
圖2
質(zhì)量m=60 kg的人,站在質(zhì)量M=300 kg的車的一端,車長L=3 m,相對于地面靜止.當車與地面間的摩擦可以忽略不計時,人由車的一端走到另一端的過程中,車將( )
A.后退0.5 m
B.后退0.6 m
C.后退0.75 m
D.一直勻速后退
解題指導 人車動量守恒,則mv1=Mv2
所以ms1=Ms2,又有s1+s2=L
解得s2=0.5 m.
答案 A
方法點評 人船模型是典型的反沖實例,從瞬時速度關系過渡到平均速度關系,再轉(zhuǎn)化為位移關系,是解決本題的關鍵所在.
圖3
1.如圖3所示,小船靜止于水面上,站在船尾
3、上的漁夫不斷將魚拋向船頭的船艙內(nèi),將一定質(zhì)量的魚拋完后,關于小船的速度和位移,下列說法正確的是( )
A.向左運動,船向左移一些
B.小船靜止,船向左移一些
C.小船靜止,船向右移一些
D.小船靜止,船不移動
答案 C
解析 拋魚的全過程動量守恒,則拋完后,小船靜止,魚拋向“左邊”即s魚向左,由m魚s魚=M船s船知s船向右,故C正確.
圖4
2.如圖4所示,質(zhì)量為M的物體靜止于光滑水平面上,其上有一個半徑為R的光滑半圓形軌道,現(xiàn)把質(zhì)量為m的小球自軌道左側(cè)最高點靜止釋放,則( )
A.擺球運動到最低點時,小球的速度為
B.小球可以達到軌道右側(cè)最高點B
C.軌道一直向右運動
D.軌道做往復運動的最大位移為
答案 BD
解析 設小球到達最低點時,小球與軌道的速度分別為v1和v2,根據(jù)系統(tǒng)在水平方向動量守恒,得:mv1=Mv2,又由系統(tǒng)機械能守恒得:mgR=mv+Mv;解得v1=,v2= ;當小球滑到右側(cè)最高點B時,軌道左移的距離最大,由“人船模型”得ms=Ms′,又s+s′=2R,解得s=2R,s′=2R.