高中物理选择性必修一思维拓展:人船模型,人球模型,斜面模型

高中物理选择性必修一思维拓展:人船模型,人球模型,斜面模型

首页休闲益智绘制物理球更新时间:2024-06-09

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。

以人和船组成的系统为研究对象,在人由船的一端走到船的另一端的过程中,系统水平方向不受外力作用,所以整个系统水平方向动量守恒,可得:m船v船=m人v人,

因人和船组成的系统动量始终守恒,

此模型可进一步推广到其他类似的情境中,进而能解决大量的实际问题,例如: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,求弧形槽移动距离的问题等。

“人船模型”问题应注意以下两点

(1)适用条件

①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零;

②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向)。

(2)画草图:解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各长度间的关系,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。

例: 载人气球静止于高h的空中,气球的质量为M,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?

(人船模型拓展)如图所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为M,顶端高度为h,今有一质量为m的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是多少?

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