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40 kg的女孩骑自行车带30 kg的男孩(如图所示),行驶速度2.5 m/s。...

40 kg的女孩骑自行车带30 kg的男孩(如图所示),行驶速度2.5 m/s。自行车行驶时,男孩要从车上下来。

(1)他知道如果直接跳下来,他可能会摔跤,为什么?

(2)男孩要以最安全的方式下车,计算男孩安全下车的瞬间,女孩和自行车的速度。

(3)以自行车和两个孩子为系统,试计算在男孩下车前、后整个系统的动能的值。如有不同,请解释。

 

:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0. (2)4 m/s (3)250 J 400 J 男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J 【解析】(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时可能不摔跤. (2)男孩最安全的下车方式是:下车瞬间相对地的速度为零.男孩下车前后,对整体,取向左为正方向,由动量守恒定律有:(m1+m2+m3)v0=(m1+m2)v 得v=4m/s(m1表示女孩质量,m2表示自行车质量,m3表示男孩质量) (3)男孩下车前系统的动能  Ek=(m1+m2+m3)v02=(40+10+30)×(2.5)2J=250J 男孩下车后系统的动能  Ek′=(m1+m2)v2=(40+10)×42J=400J 男孩下车时用力向前了推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150J.  
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