Question

如圖5－6所示，物體A置于小車B上，A與B之間光滑無摩擦。它們以共同的速度v前進(jìn)。突然碰到障礙物C，將A從車上碰了出去，A被碰回的速度大小也是v。問：小車B的速度將怎樣變化？

Answer 1

B將以速度v繼續(xù)前進(jìn)。

解析:

錯(cuò)解： 以A，B原來速度方向?yàn)檎�，設(shè)小車B后來的速度為v′，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，則

(m_A+m_B)v=m_Bv′－m_Av

　　即：(m_A＋m_B＋m_A)v = m_Bv′

　　

　　因?yàn)?m_A＋m_B＞m_B

　　所以：v′＞v(變大)方向?yàn)樵瓉淼姆较颉?/p>

　　上述錯(cuò)解的主要原因是不注意分析物理規(guī)律的適用條件，亂用動(dòng)量守恒定律而造成的。

　　當(dāng)我們研究對(duì)象為A和B組成的系統(tǒng)時(shí)(如上述錯(cuò)解的研究對(duì)象)。在A與障礙物C發(fā)生碰撞時(shí)，因?yàn)镃對(duì)A的作用力就A與B的系統(tǒng)來說是外力，所以不滿足動(dòng)量守恒條件(不受外力或合外力為零)。也就是說它們的動(dòng)量不守恒，不能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律去計(jì)算與討論。不加分析地運(yùn)用動(dòng)量守恒定律必然導(dǎo)致錯(cuò)誤。

　　【正確解答】 實(shí)際上，在A與C相碰時(shí)，由于C對(duì)A的作用力的沖量使A的動(dòng)量發(fā)生了變化。而A與B之間光滑無摩擦。在水平方向無相互作用力。所以對(duì)B來說，其水平動(dòng)量是守恒的(實(shí)際上也只具有水平動(dòng)量)。也就是說，A在水平方向運(yùn)動(dòng)的變化不會(huì)影響B(tài)的運(yùn)動(dòng)情況，因此B將以速度v繼續(xù)前進(jìn)。

　　【小結(jié)】 物體間發(fā)生相互作用時(shí)，選哪個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，這是人為的選擇，但要注意，若系統(tǒng)選擇不當(dāng)，則導(dǎo)致對(duì)該系統(tǒng)不能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來求解，如本題的A，B組成的系統(tǒng)。因此我們應(yīng)注意研究對(duì)象的選取，使其能滿足我們所選用規(guī)律的適用條件。如本題中以B為研究對(duì)象，即包含了所求的B的運(yùn)動(dòng)情況，而滿足了水平方向不受外力，動(dòng)量守恒的適用條件。