1.“人船模型”的特征
两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为0,则系统动量守恒。在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。
2.“人船”位置
如图所示,长为L、质量为m船的小船停在静水中,质量为m人的人由静止开始从船的一端走到船的另一端,不计水的阻力,因人和船组成的系统动量始终守恒,可得m船v船=m人v人,故有m船x船=m人x人,由图可看出x船+x人=L,可解得x人=L,x船=L。x人,x船均为沿动量方向相对于同一参考系的位移。
3.模型扩展
人沿着静止在空中的热气球下面的软梯滑下或攀上,求热气球上升或下降的高度的问题;小球沿放在光滑水平地面上的弧形槽滑下,求弧形槽移动的距离的问题等。
有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(质量一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量。他进行了如下操作:首先将船平行于码头自由停泊,轻轻从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m,水的阻力不计,则船的质量为( )
A. B.
C. D.
B [设船的质量为M,人走动的时候船的速度为v,人的速度为v′,人从船尾走到船头用时为t,人的位移为L-d,船的位移为d,所以v=,v′=。以船后退的方向为正方向,根据动量守恒有:Mv-mv′=0,可得:M=,小船的质量为:M=,故B正确。]