点评
动量守恒定律的适用条件是“系统所受合外力为零”,但是在某些情况下,系统的合外力虽然不为零,却仍可按动量守恒来处理。
例5
如图3所示,质量为M的平板车静止于光滑水平面上,质量为m的人站在车的一端,现人以速度v0沿水平方向跳出,求人跳出后车的速度。
解析
取人、车组成的系统为研究对象,系统在水平方向上动量守恒。
以人跳出的方向为正方向,设人跳出瞬间车的速度大小为v1,由动量守恒定律得:
点评
此题体现了动量守恒定律的基本应用方法:
(1)在分析出系统动量守恒后,应确定系统的两个状态,并分别计算出这两个状态的总动量;
(2)矢量性:在一维情况下,以某一方向为正方向,然后以代数形式表示各方向的速度和动量。
例6
两只船以速度v0相向而行,每只船连同船上的人、物总质量为M;当它们“擦肩”而过时,各把质量为m的物体从船侧同时放入对方船中,则两船速大小分别变为多大?(忽略水的阻力)
解析
每只船把质量为m的物体放出后剩下部分的质量为M-m,其速度仍保持原速度v0不变,而对方船只放入的质量为m的物体与本船速度大小相等、方向相反,物体m落入船M-m中,相互作用后以共同速度运动。
以放出质量为m的物体后的某一船和放入的质量为m的物体组成的系统为研究对象,以该船运动的方向为正方向,设最终前进的速度为v,由动量守恒定律: