Question

如圖所示，兩只質(zhì)量均為120kg的小船靜止在水面上，相距10m并用細(xì)繩連接．一個(gè)質(zhì)量為60kg的人在船頭以恒力F拉繩，不計(jì)水的阻力，求：
（1）當(dāng)兩船相遇時(shí)，兩船各行進(jìn)了多少米？
（2）當(dāng)兩船相遇但不相碰的瞬間，為了避免碰撞，人從甲船跳向乙船需要對(duì)地的最小水平速度為6m/s，計(jì)算原來人拉繩的恒力F．

Answer 1

【答案】分析：（1）用位移表示甲乙船的速度，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得出兩船的位移關(guān)系，由兩船位移之和等于10m，求出兩船行進(jìn)的距離．
（2）由于兩船原來都處于靜止?fàn)顟B(tài)，總動(dòng)量為零，為了避免碰撞，人跳到乙船后系統(tǒng)至少都要靜止．根據(jù)動(dòng)量守恒求出人在起跳前瞬間甲船和人的速度，根據(jù)動(dòng)能定理求出原來人拉繩的恒力F．
解答：解：（1）由動(dòng)量守恒定律，得（m_甲+m_人）v_甲-m_乙v_乙=0，
得到（m_甲+m_人）=m_乙，
已知s_甲+s_乙=10m，
解得s_甲=4m，s_乙=6m，
（b）為了避免碰撞，人跳到乙船后系統(tǒng)至少要靜止．
設(shè)人在起跳前瞬間甲船和人的速度為v₁，乙船速度v₂，
對(duì)甲船和人組成的系統(tǒng)由動(dòng)量守恒得，（m_甲+m_人）v₁=m_人v_人，解得：v₁=2m/s，
對(duì)甲，由動(dòng)能定理得，F(xiàn)s_甲=（m_甲+m_人）v₁²，解得F=90N．
答：（1）當(dāng)兩船相遇時(shí)，甲船行進(jìn)4m，乙船行進(jìn)6m；
（2）原來人拉繩的恒力F=90N．
點(diǎn)評(píng)：在整個(gè)過程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律可以正確解題．解題時(shí)要注意研究對(duì)象的選擇．