高考經典物理模型人船模型二

2021-03-04 05:49:53 字數 1164 閱讀 9436

(m + 2m2)s/t – (m1 - m2) (l - s)/t = 0

解得 s = (m1 - m2)l/(m + m1 + m2)

※[例3] 某人在乙隻靜止的小船上練習射擊,船和人連同槍(不包括子彈)及靶的總質量為m,槍內裝有n顆子彈,每顆子彈的質量為m,槍口到靶的距離為l,子彈射出槍口時相對地面的速度為vo,在發射一顆子彈時,前一顆粒子彈已陷入靶中,則在發射完n顆子彈後,小船後退的距離為多少(不計水的阻力)。

過程分析子彈發射時在槍內的運動,和擊靶的過程,類似於人船模型中相互作用。連發n顆子彈,相當於n個人從船頭走到船尾。把船、人、槍、靶和子彈作為乙個系統進行研究,因該系統在水平方向上不受外力,所以在這個方向上總動量守恆。

解:設一顆子彈完成射擊過程的歷時為t,小船移動so,由動量守恆定律可得

[m + (n - 1) m] so/t – m (l - so)/t = 0

解方程可得

so = ml/(m + nm)

因此,發射n顆子彈後,小船後退的距離

s = nso = nml/(m + nm)

※[例4] 如圖2所示,在光滑水平地面上,有兩個光滑的直角三形木塊a和b,底邊長分別為a、b,質量分別為m、m,若m = 4m,且不計任何摩擦力,當b滑到底部時,a向後移了多少距離?

過程分析選定木塊a和b整體作為研究物件,在b沿斜面下滑的過程中,與人船模型類同,該系統在水平方向上所受的合外力為零,所以,在水平方向上動量守恆。

解:設當b沿斜面從頂端滑到底部時,a向後移動了s,則b對地移動了a - b – s,由動量守恆定律得

ms/t – m(a – b - s)/t = 0

解得 s = m(a - b)/(m + m) = (a – b)/5

[例5] 質量為m的氣球下繫一質量可忽略的足夠長的繩子,繩子上距地面h高處有一質量為m的猴子。開始時氣球和猴子均靜止在空中,猴子從某時刻開始沿繩子緩慢下滑,要它恰能滑到地面,開始下滑時,它下面的繩子至少應為多長?

過程分析選定氣球和猴子為乙個系統,在猴子沿繩子下滑著地前的整個過程中,系統在豎直方向上所受合外力為零,因此,在豎直方向上每時每刻動量守恆,與人船模型類同。

解:設猴子從開始下滑到著地歷時t,其間氣球又上公升了h,由動量守恆定律得

m h/t – m h/t = 0

解得h = hm/m

因此,所求繩長至少應為

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