小车的速度一定不变化
可以从两个角度分析:
(1)动量的角度.小车(包括沙子)的初动量P0=MV0.设掉出质量为ΔM的沙子,由于沙子与小车先前为一整体,故沙子掉出时速度也为V0.由于水平面光滑,所以系统动量守恒.列出动量守恒表达式; MV0=(M-ΔM)V(末)+MV0.将MV0移到等式的左边,很容易得出V(末)=V0,这说明掉出沙子后小车的动量的确减小了,但是它的速度并没有随之减小.以上是定量的解释,当然定性的也说得通:小车动量由于沙子掉出而减小,而其本身质量减小,于是速度不变.
(2)能量的角度.该系统保守(非耗散),因此系统能量守恒.由于没有势能的变化,于是动能守恒.所以1/2 M(V0)^2=1/2 (M-ΔM)V^2 + 1/2 ΔM(V0)^2.
同样也可以得出速度不变的结论.
分析该问题的关键步骤是认识到沙子在未掉出前速度与小车一致,而掉出后由于惯性(且不受摩擦),速度不变.