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。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繼續前進。

解析:

錯解： 以A，B原來速度方向為正，設小車B后來的速度為v′，根據動量守恒定律，則

(m_A+m_B)v=m_Bv′－m_Av

　　即：(m_A＋m_B＋m_A)v = m_Bv′

　　

　　因為2m_A＋m_B＞m_B

　　所以：v′＞v(變大)方向為原來的方向。

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

　　當我們研究對象為A和B組成的系統時(如上述錯解的研究對象)。在A與障礙物C發生碰撞時，因為C對A的作用力就A與B的系統來說是外力，所以不滿足動量守恒條件(不受外力或合外力為零)。也就是說它們的動量不守恒，不能應用動量守恒定律去計算與討論。不加分析地運用動量守恒定律必然導致錯誤。

　　【正確解答】 實際上，在A與C相碰時，由于C對A的作用力的沖量使A的動量發生了變化。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B來說，其水平動量是守恒的(實際上也只具有水平動量)。也就是說，A在水平方向運動的變化不會影響B的運動情況，因此B將以速度v繼續前進。

　　【小結】 物體間發生相互作用時，選哪個系統為研究對象，這是人為的選擇，但要注意，若系統選擇不當，則導致對該系統不能應用動量守恒定律來求解，如本題的A，B組成的系統。因此我們應注意研究對象的選取，使其能滿足我們所選用規律的適用條件。如本題中以B為研究對象，即包含了所求的B的運動情況，而滿足了水平方向不受外力，動量守恒的適用條件。