题文
如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上固定一杆,总质量为M;杆顶系一长为L的轻绳,轻绳另一端系一质量为m的小球.绳被水平拉直处于静止状态(小球处于最左端).将小球由静止释放,小球从最左端摆下并继续摆至最右端的过程中,小车运动的距离是多少?
题型:未知 难度:其他题型
答案
解析
该题立意新颖,但仔细分析与“人船模型”有相似之处,都是研究两个物体相互作用的过程,都具有水平方向合外力为零的特征,从而水平的动量守恒,初始状态球和车都处于静止状态,因此可借助“人船模型”来处理.
设某时刻小球速度的水平分量为v(方向向右),小车的速度为V(方向向左),取水平向左为正方向,根据动量守恒定律有:
MV-mv ="0 " 即
因为小球在摆动过程中,系统动量在每个时刻都等于零,所以每一时刻小球速度的水平分量与小车的速度都跟它们的质量成反比;从而可知小球从最左端摆至最右端的过程中,小球的水平位移s1与小车的位移s2与它们的质量成反比.即
由图4知 s1+s2=2L
由以上两式解得s2=
上面这题关键是找好球与船的相对位移。
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,光滑水平面上有一小车,小车上固.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。
动量守恒定律
动量守恒定律:
1、内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
3、动量守恒定律成立的条件:
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零;
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计;
③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”:
①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。
动量守恒定律与机械能守恒定律的比较:
系统动量守恒的判断方法:
方法一:南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下:
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析,分清哪些是内力,哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判断系统的动量是否守恒。
方法二:南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下:
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析,确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况,进而判定系统的动量是否守恒。





