人船模型“人船模型”,不仅是动量守恒问题中典型的物理模型,也是最重要的力学综合模型之一.对“人船模型”及其典型变形的讨论,将直接影响着力学过程的发生,进展和变化,在将直接影响着力学过程的分析思路,通过类比和等效方法,可以使许多动量守恒问题的分析思路和解答步骤变得极为简捷
1、“人船模型” 质量为 M 的船停在静止的水面上,船长为 L,一质量为 m 的人,由船头走到船尾,若不计水的阻力,则整个过程人和船相对于水面移动的距离 说明人和船相对于水面的位移只与人和船的质量有关,与运动情况无关
该模型适用的条件:一个原来处于静止状态的系统,且在系统发生相对运动的过程中,至少有一个方向(如水平方向或者竖直方向)动量守恒
变形 1:质量为 M 的气球下挂着长为 L 的绳梯,一质量为 m 的人站在绳梯的下端,人和气球静止在空中,现人从绳梯的下端往上爬到顶端时,人和气球相对于地面移动的距离MLmML变形 2:如图所示,质量为 M 的圆弧轨道静止于光滑水平面上,轨道半径为 R,今把质量为 m 的小球自轨道左测最高处静止释放,小球滑至最低点时,求小球和轨道相对于地面各自滑行的距离“人船模型”的应用① 等效思想”如图所示,长为 L 质量为 M 的小船停在静水中,船头船尾分别站立质量为 m1、m2(m1>m2)的两个人,那么,当两个人互换位置后,船在水平方向移动了多少②“人船模型”和机械能守恒的结合如图所示,质量为 M 的物体静止于光滑水平面上,其上有一个半径为 R 的光滑半圆形轨道,现把质量为 m 的小球自轨道左测最高点静止释放,试计算:1.摆球运动到最低点时,小球与轨道的速度是多少 2.轨道的振幅是多大 mMxyMMm人船模型之二动量守衡定律是自然界最重要最普遍的归律之一,利用该定律只考虑相互作用物体作用前后动量变化的关系,省去了具体细节的讨论,为我们解决力学问题提供了一种简捷的方法和思路