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子弹打木块典型例题

子弹打木块典型例题
子弹打木块典型例题

高三物理专题:子弹射木块问题中的物理规律及其应用

教学目标

引导学生分析并总结子弹射木块中的物理规律,以便于触类旁通处理类似的问题。

教学过程

高考中常见的“子弹射木块”类型题及解题思想

在分析和解答动量守恒定律应用题时,“子弹射木块”是常见的类型题之一,若根据物理过程及实质将其分类,则可使问题简化.按实际中出现的类型大致可分为射入、射穿两类,具体分析如下:

一、射入类

其特点是:在某一方向上动量守恒,如子弹有初动量而木块无初动量,碰撞时间非常短,子弹射入木块后二者以相同速度一起运动.

规律:从运动情况看,子弹在木块内受到恒定的阻力做匀减速运动,木块受到子弹的恒力作用做匀加速运动,到二者速度相等时,水平方向的相互作用力为零,木块速度最大,此后二者一起做匀速运;从规律上看,子弹、木块作为一个系统,因水平方向系统只受内力而不受外力作用,其动量守恒。

二、穿透类

其特点是:在某一方向动量守恒,子弹有初动量,木块有或无初动量,击穿时间很短,击穿后二者分别以某一速度度运动.

规律:选子弹和木块为一个系统,因系统水平方向不受外力,则水平方向动量守恒.选向右为正方向,据动量守恒定律求解。

点评:⑴一个系统不受外力或所受的合外力为零,系统内物体相互作用前后,系统的总动量保持不变;⑵若系统在某一方向上如水平方向或竖直方向等不受外力,或外力与内力相比可忽略不计,则系统的总动量保持不变;⑶系统内各物体的动量变化、能量变化产生的原因归根到底是系统的内力作用的结果.

子弹射木块类问题是一个常见的并且典型的问题,它涉及的物理规律比较广泛,今天这一节课我们要讨论的就是子弹射木块问题中的物理规律及其应用”

典型例题:

一、射入类

例1:设一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,另一质量为m 的子弹以速度0v 水平射进木块内(如图所示)。假设子弹进入木块深度为d 时,子弹与木块具有共同速度v ,此时木块位移为1S ,子弹位移为2S ,

假设子弹所受木块阻力f 恒定不变。则在该过程中,子弹、木块或系统可能遵循哪些物理规律呢?请写出相应的表达式。(设取向右方向为正方向)

讨论画什么样的子弹射木块的运动示意图比较好。

讨论总结以下内容:

1、几何关系:d S S +=12

2、对系统应用动量守恒定律: v M m mv )(0+=

3、用动量定理:

对子弹:0mv mv ft -=- 对木块:0-=Mv ft

4、用动能定理:

对子弹:20222

121mv mv fS -=- 对木块:02

1

21-=

Mv fS 5、对系统应用能量转化和守恒定律:

)2

1

21(212220Mv mv mv fd Q +-=

= 小结(思考题):

1、通常情况下,可不可以认为1S =0,2S =0,为什么?

(由于子弹射木块时间极短,如果题目不要求考虑木块的长度,则可认为子弹和木块的

位移均为0,射过之后,可认为子弹和木块仍在原来的位置。)

2、如果平面不光滑,木块受摩擦力作用,这种情况还可以认为系统动量守恒吗? (外力虽不为0,但只要外力远小于内力,可以为动量是守恒。)

3、假设木块厚度为L ,子弹射穿木块的条件是什么? ①假设木块足够长,子弹与木块最终速度相同,子弹射穿木块的条件是子弹与木块速度相等时,d ≥L ; 或:②假设子弹能够到达木块另一端,子弹射穿木块的条件是d=L 时,子弹速度≥木块速度。

例2:如图所示,有一质量为m 的小物体,以水平速度v 0 滑到静止在光滑水平面上的长木

板的左端,已知长木板的质量为M ,其上表面与小物体的动摩擦因数为μ,求木块的长度L 至少为多大,小物体才不会离开长木板?

(启发1)“小物体不会离开长木板”的临界条件是什么? 生:小物体滑到木板的最右端时,小物体与木板达到相同的速度,保持相对静止而不离开木板。

(启发2)小物体相对木块发生的位移是多少?(就是L ) (要求学生完成,并请一位学生到黑板上板演) (启发2)小物体损失的机械能等于什么?

0()mv m M v =+

2220111222

fl mv mv Mv =--

则:2

2()Mv l m M g

μ=+

例3.(1992年·全国)如图所示,一质量为M 、长为l

的长方形木板B 放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m

(1)若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后的速度的大小和方向;

(2)若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离.

【答案】(1)

0M m v M m -+,方向向右;(2)4M m

l M

+

解析:(1)A 刚好没有滑离B 板,表示当A 滑到B 板的最左端时,A 、B 具有相同的速

度.设此速度为v ,A 和B 的初速度的大小为v 0,由动量守恒可得

00()Mv mv M m v -=+

解得0M m

v v M m

-=

+,方向向右

(2)A 在B 板的右端时初速度向左,而到达B 板左端时的末速度向右,可见A 在运动过程中必经历向左作减速运动直到速度为零,再向右作加速运动直到速度为v 的两个阶段.设l 1为A 开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程,l 2为A 从速度为零增加到速度为v 的过程中向右运动的路程,L 为A 从开始运动到刚到达B 的最左端的过程中B 运动的路程,如图所示.设A 与B 之间的滑动摩擦力为f ,根据动能定理,

对B ,有2201122fL Mv Mv =

- ② 对A ,有2

1012

fl mv =

③ 221

2

fl mv =

v 0

v 0

由几何关系L+(l1-l2)=l ⑤

由①②③④⑤式解得

14

M m

l l

M

+

=⑥

例4:在光滑的水平面轨道上有两个半径都是r的小球A和B质量分别为m和2m,当两球心间距离大于L(L比2r大得多)时,两球心之间无相互作用力,当两球心间的距离等

于或小于L时,两球存在相互作用的恒定斥力F,设A球从远离B球处以速度

v沿两连心线向原来静止的B球运动,如图所示,要使两球不发生接触,

v必须满足什么条件?

解析:在恒定斥力F作用下,A作匀减速运动,B作匀加速运动,且v A=v B时两球间距最小。要使两球不发生接触,则此时两球的相对位移d应满足关系式:d

例5:如图:有一质量为m的小球,以水平速度v0 滚到静止在水平面上带有圆弧的小车的左端,已知小车的质量为M,其各个表面都光滑,若小球不离开小车,则它在圆弧上滑到的最大高度h是多少?

(启发1)小球与小车组成的系统,水平方向上

有没有受外力作用?

生:没有,水平方向动量守恒

(启发2)要到达最大高度,竖直方向有没有

速度?(没有)

(启发3)若小球不离开小车是什么意思?

生:到达最大高度时两者速度相同

(要求学生完成,并请一位学生到黑板上板演)

解:以M和m组成的系统为研究对象,选向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(M + m) V (1)

把M、m作为一个系统,由能量守恒定律得:

解得:

(点评)此题还是用到了动量守恒定律和能量守恒定律。关键在于对过程和初末状态的分析分析。

二、穿透类

例6.如图所示,质量为3m,长度为L的木块置于光滑的水平面上,质量为m的子弹以初速度

v0水平向右射入木块,穿出木块时速度为

5

2

v0,设木块对子

弹的阻力始终保持不变.

(1)求子弹穿透木块后,木块速度的大小;

(2)求子弹穿透木块的过程中,木块滑行的距离s;

(3)若改将木块固定在水平传送带上,使木块始终以某一恒定速度(小于v0)水平向

v0 L

3m

m

M

m

v

右运动,子弹仍以初速度v 0水平向右射入木块.如果子弹恰能穿透木块,求此过程所经历的时间. 【答案】(1)

05

v ;(2)

6

L ;(3)

523L v

解析:(1)由动量守恒定律,mv v m mv 35

2

00+?

=,解得木块的速度大小为50v v =

(2)设木块对子弹的阻力为f ,对子弹和木块分别应用动能定理,有

2

20012()[()]25f s L m v v +=-

21

32

fs mv =?

解得木块滑行的距离6

L

s =

(3)设传送带的速度大小为u ,在子弹穿透木块的全过程中,子弹的速度由v 0减小为u ,对子弹在全过程中应用动量定理和动能定理,有

0()ft m v u =-

2201()()2

f ut L m v u +=

-

由(2)可求得2

925mv f L

=

解得0

523L t v =

例7:如图所示,质量为M ,长为L 的木板以速度0v 沿

光滑的水平面向右运动,某时刻将一可视为质点的质量为m 的铁块轻放到木板的右端。

(1)从两个角度画出运动示意图,并写出相应的铁块从木板左端滑出的条件式;

(2)如果铁块与木板间的滑动摩擦系数为μ,则要使铁块从木板左端滑出,

0v 要多大?请写出可能的表达式,并考虑选用哪几个表达式解题比较方便;

(3)如果水平面不光滑,木板与水平面的滑动摩擦系数也为μ,则要使铁块从木板左端滑出,0v 要多大?请写出可能的表达式,并考虑选用哪几个表达式解题比较方便。

分析画出两运动示意图如下:

写出相应的滑出条件式:当21v v =时,d ≥L ;或当d=L 时,1v ≤2v 。

请两名学生在黑板上分别板书有关问题(2)、(3)的内容(如下),老师巡视学生情况,学生板书结束后,老师作点评 。

解析:(1)

①对系统应用动量守恒定律:210Mv mv Mv += ②用动量定理:

对铁块:01-=mv mgt μ

对木板:02Mv Mv mgt -=-μ

③用动能定理:

对铁块:0212

11-=

mv mgS μ 对木板:2

02222

121Mv Mv mgS -=-μ

④对系统应用能量转化和守恒定律:)2

121(212

22120Mv mv Mv mgd Q +-==μ

⑤应用牛顿第二定律:对铁块:1ma mg =μ; 对木板:2Ma mg =μ ⑥应用运动学知识:

对铁块:作匀减运动2

112

1t a S =

,t a v 11=,… 对木板:作匀速运动2

2022

1t a t v S -=,t a v v 202-=,…

⑦几何关系: d S S +=12

⑧滑出的条件:当21v v =时,d ≥L ;或当d=L 时,1v ≤2v 。 (2)

①用动量定理:

对铁块:01-=mv mgt μ

对木板:02)(Mv Mv gt M m mgt -=+--μμ

②用动能定理:

对铁块:02

12

11-=

mv mgS μ 对木板:2

22222

121)(Mv Mv gS M m mgS -=

+--μμ ③对系统应用能量转化和守恒定律:

)2

121(21)(2

221202Mv mv Mv gS M m mgd Q +-=

++=μμ ④应用牛顿第二定律:对铁块:1ma mg =μ;

对木板:2)(Ma g M m mg =++μμ ⑤应用运动学知识:

对铁块:作匀减运动2

112

1t a S =

,t a v 11=,… 对木板:作匀速运动2

2022

1t a t v S -=,t a v v 202-=,…

⑥几何关系: d S S +=12

⑦滑出的条件:当21v v =时,d ≥L ;或当d=L 时,1v ≤2v 。

例8.一块质量为M 长为L 的长木板,静止在光滑水平桌面上,一个质量为m 的小滑块以水

平速度v 0从长木板的一端开始在木板上滑动,直到离开木板,滑块刚离开木板时的速

度为v 0

5

.若把此木板固定在水平桌面上,其他条件相

同.求: (1)求滑块离开木板时的速度v ;

(2)若已知滑块和木板之间的动摩擦因数为μ,求木板的长度.

【答案】(1

;(2)2

08(12)25v m

g M

μ- 解析:(1)设长木板的长度为l ,长木板不固定时,对M 、m 组成的系统,由动量守恒定律,得0

05

v mv m

Mv '=+ ① 由能量守恒定律,得22200111

()2252

v mgl mv m Mv μ'=

-- ②

当长木板固定时,对m ,根据动能定理,有

22

01122

mgl mv mv μ-=

-

联立①②③解得v =

(2)由①②两式解得2

08(12)25v m

l g M

μ=

-

例9:(20分)如图所示,质量为m A=4.9㎏,长为L=0.50m,高为h=0.20m的木块A放在水平地面上,质量为m B=1.0kg的小木块B(可视为质点)放在A的一端,质量为m C=0.10kg,初速度为v0=100m/s的子弹C从A的另一端射入并和它一起以共同速度运动(射入时间忽略不计)。若A和B之间接触面光滑,A和地面间动摩擦因

数为μ=0.25。求:

(1)子弹刚射入木块A后它们的共同速度;

(2)子弹射入A后到B落地的时间t;

(3)A滑行的总的距离s。

例10:一轻质弹簧,两端连接两滑块A 和B ,已知mA=0.99kg , mB=3kg ,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长。现滑块A 被水平飞来的质量为mc=10g ,速度为400m/s 的子弹击中,且没有穿出,如图所示,试求:

(1)子弹击中A 的瞬间A 和B 的速度

(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能

(3)B 可获得的最大动能 解:(1)子弹击中滑块A 的过程中,子弹与滑块A 组成的系统动量守恒

mC

v =(mC+mA )vA

4

00

=+=

v m m v m v A

C C A

(2)对子弹滑块A 、B 和弹簧组成的系统,A 、B 速度相等时弹性势能最大。 根据动量守恒定律和功能关系可得:

v m m m v m B A C C )(0++= 1

0=++=v m m m m v B

A C C

22

)(21)(21v m m m v m m E B A C A A C P ++-+=

=6 J

(3)设B 动能最大时的速度为

vB ′,A 的速度为vA ′,则

'

')()(B

B A A

C A A C v m v m m v m m ++=+

2'2'221)(21)(21B B A A C A A C v m v m m v m m ++=+2

)()

(2'

=+++=

a B

a c A C B v m m m m m v B 获得的最大动能

6212

'==

B B KB v m E

补充练习

1.位于光滑水平面的小车上放置一螺旋线管,一条形磁铁沿着螺线管的轴线水平地穿过,如图3所示。在此过程中( ) A .磁铁做匀速运动

B .磁铁和螺线管系统的动量和动能都守恒

C .磁铁和螺线管系统的动量守恒,动能不守恒

D .磁铁和螺线管系统的动量和动能都不守恒

解析 ;因磁铁和螺线管组成的系统所受外力之和为零,故动量守恒,但磁铁进入和穿出螺线管的过程中,螺线管都要产生感应电流阻碍磁铁的相对运动,两者相互作用力是变力,即动能不守恒,故选C 。

评注:此题是以装有螺线管的小车和磁铁为载体将动量、能量结合起来,关联电磁感应问题,注意感应电流始终阻碍磁铁的相对运动易错点,属子弹木块模型的情境迁移,是07高考的一大趋势。

A B

2.(2004年·全国理综Ⅲ)如图所示,长木板ab 的b 端固定一挡板,木板连同档板的质量

为M=4.0kg ,a 、b 间距离s=2.0m .木板位于光滑水平面上.在木板a 端有一小物块,其质量m =1.0kg ,小物块与木板间的动摩擦因数μ=0.10,它们都处于静止状态.现令小物块以初速v 0=4.0m/s 沿木板向前滑动,直到和挡板相碰.碰撞后,小物块恰好回到a 端而不脱离木板.求碰撞过程中损失的机械能. 【答案】2.4J

解析:设木块和物块最后共同的速度为v ,由动量守恒定律得

v M m mv )(0+=

设全过程损失的机械能为E ,则

220)(2

1

21v M m mv E +-=

用s 1表示从物块开始运动到碰撞前瞬间木板的位移,W 1表示在这段时间内摩擦力对木板所做的功.用W 2表示同样时间内摩擦力对物块所做的功.用s 2表示从碰撞后瞬间到物块回到a 端时木板的位移,W 3表示在这段时间内摩擦力对木板所做的功.用W 4表示同样时间内摩擦力对物块所做的功.用W 表示在全过程中摩擦力做的总功,则

W 1=1mgs μ

③ W 2=)(1s s mg +-μ ④ W 3=2mgs μ- ⑤ W 4=)(2s s mg -μ

⑥ W =W 1+W 2+W 3+W 4

⑦ 用E 1表示在碰撞过程中损失的机械能,则 E 1=E -W

由①~⑧式解得

mgs v M

m mM E μ2212

01-+=

⑨ 代入数据得E 1=2.4J

3.(2004年·全国理综Ⅳ)如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B 和C .重物

A (视为质点)位于

B 的右端,A 、B 、

C 的质量相等.现A 和B 以同一速度滑向静止的C 、B 与C 发生正碰.碰后B 和C 粘在一起运动,A 在C 上滑行,A 与C 有摩擦力.已知A 滑到C 的右端而未掉下.试问:从B 、C 发生正碰到A 刚移到C 右端期间,C 所走过的距离是C 板长度的多少倍.

【答案】7

3

解析:设A 、B 、C 的质量均为m .碰撞前,A 与B 的共同速度为v 0,碰撞后B 与C 的共同速度为v 1.对B 、C ,由动量守恒定律得

动量守恒之滑块子弹打木块模型

动量守恒定律的应用1――子弹打木块模型 模型:质量为M 长为I 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为 m 的子弹以水平初速V 。 射入木块,穿出时子弹速度为 V ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为 f ,突出时木块速度为 V,位移为S,则子弹位移 为(S+I)。水平方向不受外力, 由动量守恒定律得:mv=mv+MV ① I 二 十 ” , O —* 二二二二 * 4 4 v 0 v ? I 由动能定理,对子弹-f(S+ I )= 1 mv^l mv 2 ② 公 对木块fs= *MV 2_0 ③ 由①式得 v= m (v o —v)代入③式有fs= 1 M *器(v o _v)2 ④ ② + ④得 f I =lmv (f -- mv^— MV mv 。2 -{- mv 2 - - M [— (v o -v)]2 } 2 2 2 2 2 2 M 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘 积。即Q=A E 系统=fS 相 问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块,试讨论需满足什么条件? ②作出作用过程中二者的速度-时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速 v o 射入静止的木块,子弹的质量为 m 打 入木块的深度为d ,木块向前移动S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能 的能量为 滑块、子弹打木块模型练习 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为 L=1.00m, —质量与木板相同的金属 块,以v o =2.OOm/s 的初速度向右滑上木板 A,金属块与木板间动摩擦因数为 卩=0.1,g 取 10m/s 2 。求两木板的最后速度。 —A B I 2.如图示,一质量为 M 长为I 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为 m 的小木块A , m< M 现以地面为参照物,给 A 和B 以大小相等、方向相反的初速度使 A 开始 向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为V 。,求它们最后速度的大小和方向; v .o A _____________________________ o ⑵若初速度的大小未知,求小木块 A 向左运动到最远处(从地面上看-)''1 二* -m(v 。2 -v o v) B. mv o (v o -v) C. m(v 。. v)vd ~2s - D. m(v ° …v) __S__ vd

子弹打木块典型例题

高三物理专题:子弹射木块问题中的物理规律及其应用 教学目标 引导学生分析并总结子弹射木块中的物理规律,以便于触类旁通处理类似的问题。 教学过程 高考中常见的“子弹射木块”类型题及解题思想 在分析和解答动量守恒定律应用题时,“子弹射木块”是常见的类型题之一,若根据物理过程及实质将其分类,则可使问题简化.按实际中出现的类型大致可分为射入、射穿两类,具体分析如下: 一、射入类 其特点是:在某一向上动量守恒,如子弹有初动量而木块无初动量,碰撞时间非常短,子弹射入木块后二者以相同速度一起运动. 规律:从运动情况看,子弹在木块受到恒定的阻力做匀减速运动,木块受到子弹的恒力作用做匀加速运动,到二者速度相等时,水平向的相互作用力为零,木块速度最大,此后二者一起做匀速运;从规律上看,子弹、木块作为一个系统,因水平向系统只受力而不受外力作用,其动量守恒。 二、穿透类 其特点是:在某一向动量守恒,子弹有初动量,木块有或无初动量,击穿时间很短,击穿后二者分别以某一速度度运动. 规律:选子弹和木块为一个系统,因系统水平向不受外力,则水平向动量守恒.选向右为正向,据动量守恒定律求解。 点评:⑴一个系统不受外力或所受的合外力为零,系统物体相互作用前后,系统的总动量保持不变;⑵若系统在某一向上如水平向或竖直向等不受外力,或外力与力相比可忽略不计,则系统的总动量保持不变;⑶系统各物体的动量变化、能量变化产生的原因归根到底是系统的力作用的结果. 子弹射木块类问题是一个常见的并且典型的问题,它涉及的物理规律比较广泛,今天这一节课我们要讨论的就是子弹射木块问题中的物理规律及其应用” 典型例题:

一、射入类 例1:设一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,另一质量为m 的子弹以速度0v 水平射进木块(如图所示)。假设子弹进入木块深度为d 时,子弹与木块具有共同速度v ,此时木块位移为1S ,子弹位移为2S , 假设子弹所受木块阻力f 恒定不变。则在该过程中,子弹、木块或系统可能遵循哪些物理规律呢?请写出相应的表达式。(设取向右向为正向) 讨论画什么样的子弹射木块的运动示意图比较好。 讨论总结以下容: 1、几关系:d S S +=12 2、对系统应用动量守恒定律: v M m mv )(0+= 3、用动量定理: 对子弹:0mv mv ft -=- 对木块:0-=Mv ft 4、用动能定理: 对子弹:20222 121mv mv fS -=- 对木块:02 1 21-= Mv fS 5、对系统应用能量转化和守恒定律: )2 1 21(212220Mv mv mv fd Q +-= = 小结(思考题): 1、通常情况下,可不可以认为1S =0,2S =0,为什么? (由于子弹射木块时间极短,如果题目不要求考虑木块的长度,则可认为子弹和木块的 位移均为0,射过之后,可认为子弹和木块仍在原来的位置。) 2、如果平面不光滑,木块受摩擦力作用,这种情况还可以认为系统动量守恒吗? (外力虽不为0,但只要外力远小于力,可以为动量是守恒。) 3、假设木块厚度为L ,子弹射穿木块的条件是什么? ①假设木块足够长,子弹与木块最终速度相同,子弹射穿木块的条件是子弹与木块速度相等时,d ≥L ; 或:②假设子弹能够到达木块另一端,子弹射穿木块的条件是d=L 时,子弹速度≥木块速度。

滑块、子弹打木块模型

v 0 A B v 0 A B v 0 l A v 0 5m B A 2v 0 v 0 B C 滑块、子弹打木块模型 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.0m ,一质量与木板相同的金属块,以v 0=2.0m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度,使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板C 两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A 、B 与长木板C 间的动摩擦因数为μ,A 、B 、C 三者质量相等。 ⑴若A 、B 两物块不发生碰撞,则由开始滑上C 到A 、B 都静止在C 上为止,B 通过的总路程多大?经历的时间多长? ⑵为使A 、B 两物块不发生碰撞,长木板C 至少多长? 4.在光滑水平面上静止放置一长木板B ,B 的质量为M=2㎏同,B 右端距竖直墙5m ,现有一小物块 A ,质量为m=1㎏,以v 0=6m/s 的速度从B 左端水平地滑上B 。如图所示。A 、B 间动摩擦因数为μ=0.4,B 与墙壁碰撞时间极短,且碰撞时无能量损失。取g=10m/s 2 。求:要使物块A 最终不脱离B 木板,木板B 的最短长度是多少?

第二轮专题复习:子弹打木块、板块问题

第二轮高三物理复习专题:“子弹打木块“和“板块”问题(2014.03) 质量为m子弹,以速度V0射向静止在光滑水平面上的木块并留在其中,木块的质量为M。已知子弹在木块中运动所受阻力恒为f,求: (1)子弹、木块相对静止时的速度v; (2)子弹、木块发生的位移S1、S2以及子弹打进木块的深度S相; (3)比较S1、S2、S相的大小关系; (4)要使子弹不穿出木块,木块至少多长? (5)系统损失的机械能ΔE、系统增加的内能。 方法一:动能定理 解:子弹与木块组成的系统动量守恒,由动量守恒定律得 mv0=(M+m)v 对子弹由动能定理得 —fS1=mv2/2—mv02/2 对木块由动能定理得 fS2=Mv2/2—0 且S相=S1—S2 由以上各式解得:S1=Mm(M+2m)v02/2f(M+m)2,S2=Mm2v02/2f(M+m)2,S相=Mmv02/2f(M+m) 方法二:能量的转化与守恒定律 解:子弹与木块组成的系统动量守恒,设共同运动的速度为v,由动量守恒定律得 mv0=(M+m)v 对子弹与木块组成的系统由能量守恒定律得 fd = mv02/2—(M+m)v2/2 由以上各式解得:S相=Mmv02/2f(M+m) 则系统损失的机械能ΔE= mv02/2—(M+m)v2/2=Mmv02/2(M+m) 系统增加的内能Q=fs相。 方法三:v-t图象法 从图象比较S1、S2、S相的大小关系。 变形一:改变条件 1、如图木块与水平桌面间的接触是光滑的,子弹沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧作为一个系统,则此系统开始射入木块到压缩至最短的整个过程中, A、动量守恒,机械能不守恒 B、动量不守恒,机械能不守恒 C、动量守恒,机械能不守恒 D、动量不守恒,机械能守恒

子弹打木块、弹簧模型学案

动量守恒、能量守恒定律的综合应用 “子弹打木块、弹簧”模型 学习目标 1.动量守恒与能量守恒的综合运用 2.物理模型的建立 学习重点:能用动量守恒与能量守恒解决一些问题 一、 子弹打木块模型 引入:子弹质量为m ,以速度水平打穿质量为M 、厚为d 的放在光滑水平面上的木块,子弹的速度变为v ,求此过程木块获得的速度及动能。 例1、一质量为m 的子弹,以水平初速度v 0 射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块内,设木块对子弹的阻力恒为f ,且子弹并未穿出,求: (1)子弹、木块相对静止时的速度v (2)子弹在木块内运动的时间 (3)子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度 (4)系统损失的机械能、系统增加的内能 (5)要使子弹不穿出木块,木块至少多长? 总结求解方法: 1、 动量守恒——关键看系统的合外力是否为零 2、 受力分析,“子弹打木块”模型实质是两个物体在一对作用力和反作用力(认为是恒力)作用下的运动,物体做匀变速运动,可用动力学规律求解 3、 求时间——单个物体运用动量定理或牛顿运动定律和运动学关系 4、 求位移——单个物体运用动能定理或牛顿运动定律和运动学关系 5、 涉及相对位移——有机械能向内能转化 E 损=Q =fS 相 6、 匀变速运动---可利用v-t 图像(定性分析时多用到) 二、 弹簧模型的特点与方法 1. 注意弹簧弹力特点及运动过程。 弹簧弹力不能瞬间变化 2. 弹簧连接两种形式:连接或不连接。 连接:可以表现为拉力和压力 不连接:只表现为压力。 3. 动量问题:动量守恒。 4. 能量问题:机械能守恒(弹性碰撞)。 动能和弹性势能之间的转化 0V 1图1s M 相S 2S

专题复习-子弹打木块教案

专题复习: “子弹打木块” 教学目标: ―子弹打木块‖是中学物理中十分典型的物理模型,几乎可以涉及力学的全部定理、规律.因 此,可以从解题的角度对力学知识、方法概括和总结,以提高分析、解决问题的能力. 用拓宽的方法可以达到培养学生一题多解、多题一法融会贯通的效果. 教学重点: 掌握―子弹打木块‖典型的物理模型的力学规律以及解答基本思路。 教学难点: ―子弹打木块‖模型动量、能量规律。 德育目标: 培养学生严谨的科学态度和认真细致的科学精神。 教学过程: [子弹打木块原型] 题1.设质量为m 的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平 面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,设木块对子 弹的阻力恒为f,求: 木块至少多长子弹才不会穿出? 子弹在木块中运动了多长时间? 分析:子弹射入木块后,m 受M 的阻力做匀减速运动,M 受m 的阻力而从静止开始做匀加速运动,经一段时间t,两者达到相同的速度v 处于相对静止,m 就不至于从M 中穿出,在此过程中,子弹在木块中进入的深度L 即为木块的最短长度,皮后,m 和M 以共同速度v 一起做匀速直线运动. (1)解:以m 和M 组成的系统为研究对象,根据动量守恒 ()v m M mv +=0 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示,显然有s1-s2=L 对子弹用动能定理: 22012121mv mv s f -=? ……① 对木块用动能定理:2221Mv s f =? ……② ①、②相减得:()()2022022121v m M Mm v m M mv L f +=+-= ? ……③ 由上式可得: ()202v m M f Mm L += (2)以子弹为研究对象,由牛顿运动定律和运动学公式可得: v

专题:子弹打木块模型

专题:子弹打木块模型 例题: 【例1】光滑水平面上 静置着一质量为M 的小车一颗质量为m 的木块以速度V 0水平滑向小车.木块滑出后,木块速度减为V 1, 小车的速度增为V 2.将此过程中下列说法补全完整: A. 木块克服阻力做功为 。 B. 木块对小车做的功为 。 C. 木块减少的动能 小车增加的动能. D 系统产生的热量为 。 【例2】在光滑水平面上有一个静止的质量为M的木块,一颗质量为m的子弹以初速v0水平射入木块,且陷入木块的最大深度为d 。设冲击过程中木块的运动位移为s ,子弹所受阻力恒定。试证明:s

【练习】 1.如图6-13所示,木块与水平弹簧相连放在光滑水平面上,子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块B 内,入射时间极短,尔后木块将弹簧压缩到最短,关于子弹和木块组成的系统,下列说法正确的是:( ) A .从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中系统动量守恒 B .子弹射入木块的过程中,系统动量守恒 C .子弹射入木块的过程中,系统动量不守恒 D .木块压缩弹簧过程中,系统动量守恒 2、物块A 、B 用一根轻质弹簧连接起来,放在光滑水平面上,A 紧靠墙壁,在B 上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图7-25所示,当撤去此力后,下列说法正确的是:( ) A.A 尚未离开墙壁前,弹簧和B 的机械能守恒 B.A 尚未离开墙壁前,A 和B 的总动量守恒 C.A 离开墙壁后,A 和B 的系统的总动量守恒 D.A 离开墙壁后,弹簧和A 、B 系统的机械能守恒 3.如图6-14,光滑水平面上有A.B 两物体,其中带有轻质弹簧的B 静止,质量为m 的A 以速度v o 向着B 运动,A 通过弹簧与B 发生相互作用的过程中:( ) (1)弹簧恢复原长时A 的速度一定最小 (2)两物体速度相等时弹簧压缩量最大 (3)任意时刻系统总动量均为mv o (4)任一时刻B 的动量大小总小于mv o A .(1)(3) B .(2)(3) C .(1) (3) (4) D .(2) (4) 4.如图7-17所示,质量为M 的木板B 放在光滑水平面上,有一质量为m 的滑块A 以水平向右的初速度v 0滑上木板B ,A 与木板之间的动摩擦因数为μ,且滑块A 可看做质点,那么要使A 不从B 的上表面滑出,木板B 至少应多长? 5.如图6-28所所示,abc 是光滑的轨道,其中ab 是水平的,bc 为ab 与相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30m ,质量m=0.20Kg 的小球A 静止在轨道上,另一质量M=0.60Kg ,速度v 0=5.5m/s 的小球B 与小 球A 正碰。已知相碰后小球A 经过半圆的最高点c 落到轨道上距b 点为L=处,重力加速度g=10 m/ s 2, 求: (1)碰撞结束时,小球A和B的速度大小; (2)试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c 点。 A B 图6-14 图6-28

动量守恒之滑块、子弹打木块模型

l v 0 v S 动量守恒定律的应用1—— 子弹打木块模型 模型:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力, 由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=02 1 2-MV ③ 由①式得 v= )(0v v M m - 代入③式有 fs=2022 )(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{212121212022 02220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即Q=ΔE 系统= fS 相问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块,试讨论需满足什么条件? ②作出作用过程中二者的速度-时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速v 0射入静止的木块,子弹的质量为m ,打入木块的深度为d ,木块向前移动S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能的能量为 A .)(2102 0v v v m - B.)(00v v mv - C.s vd v v m 2)(0- D.vd S v v m )(0-

v 0 A B v 0 A B v 0 l A 2v 0 v 0 B C 滑块、子弹打木块模型练习 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看) 到出发点的距离。 3.一平直木板C 静止在光滑水平面上,今有两小物块A 和B 分别以2v 0和v 0的初速度沿同一直线从长木板C 两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A 、B 与长木板C 间的动摩擦因数为μ,A 、B 、C 三者质量相等。 ⑴若A 、B 两物块不发生碰撞,则由开始滑上C 到A 、B 都静止在C 上为止,B 通过的总路程多大?经历的时间多长? ⑵为使A 、B 两物块不发生碰撞,长木板C 至少多长?

动量守恒之滑块子弹打木块模型

模型:质量为M 长为I 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为 m 的子弹以水平初速 v o 射入 木块,穿出时子弹速度为 v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 水平方向不受外力, —mv 2 {=mv 2 =M[ — (v o v)]2} 2 2 2 M 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。 即Q=AE 系统=fS 相 ②作出作用过程中二者的速度 -时间图像,你会有什么规律发现? 例题:一木块置于光滑水平地面上,一子弹以初速 v o 射入静止的木块,子弹的质量为 m,打入木 块的深度为d ,木块向前移动 S 后以速度v 与子弹一起匀速运动,此过程中转化为内能的能量为 A 1 , 2 、 m(v o v)vd m(v o v) A ?匚m (v 2 v o v ) B. mv o (v o v) C. D. vd 2 v ' 2s S 动量守恒定律的应用1 子弹打木块模型 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为 f ,突出时木块速度为 V,位移为S,则子弹位移为(S+I)。 由动量守恒定律得: mv o =mv+MV ① 由动能定理,对子弹 心 l) =^ -v 2 1 2 2 mV 0 对木块 fs= -MV 2 2 由①式得v =辭"0 v)代入③式有 fs= 2M ?5 (V o V)2 ④ ②+④得 f |= -—v 2 问题:①若要子弹刚好能(或刚好不能)穿出木块, 试讨论需满足什么条件?

滑块、子弹打木块模型练习 1在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m,一质量与木板相同的金属块, .. . _ 2 以v o=2.OOm/s的初速度向右滑上木板A,金属块与木板间动摩擦因数为卩=0.1 , g取10m/s。求 两木板的最后速 度。L v°_ , __________ , I A ................ I .......... B…二 2.如图示,一质量为M长为I的长方形木块B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木 块A, m< M,现以地面为参照物,给A和B以大小相等、方向相反的初速度使A开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板。以地面为参照系。 ⑴若已知A和B的初速度大小为vo,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到最远处(从地面上看) 至U出发点的距离。 V o A 3 .一平直木板C静止在光滑水平面上,今有两小物块A和B分别以2v o和v o的初速度沿同一直线从长木板C两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A、B与长木板C间的动摩擦因数为卩,A、 B、C三者质量相等。 ⑴若A、B两物块不发生碰撞,则由开始滑上C到A B都静止在C上为止,B通过的总路程多 大?经历的时间多长? ⑵为使A、B两物块不发生碰撞,长木板C至少多长? ri—> ^-n C

经典高中物理模型--打木块模型之一

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ,Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 :包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度);系统内弹力做功时,不将机械能转化为其它形式的能,因此过程中系统机械能守恒。 例题:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力,由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v=)(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121202202220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知,系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ,l 为子弹现木块的相对位移。 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为:Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量 与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图),使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。

子弹打木块练习题

子弹打木块模型 子弹打木块问题是力学综合问题,涉及运动学公式与力,动量(动量守恒定律、动量定力),能量(动能定理、能量守恒定理、功能关系)。熟练应用这些力学规律,可以解决相关问题。 一、单选题 1.能量的形式有多种并且通过做功会发生相互转化.如下图所示,在光滑水平面上,子弹m水平射入木块后留在木块内.现将子弹、弹簧、木块合在一起作为研究对象,则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的整个过程中,则系统的 () A.子弹与木块有摩擦阻力,能量不守恒,机械能不守恒 B.子弹与木块有摩擦阻力,但能量和机械能均守恒 C.子弹与木块有摩擦阻力,但能量守恒,机械能不守恒 D.能量不守恒,机械能守恒 2.如图所示的装置中,木块通过一细线系在O点,子弹沿水平方向射入木块(子弹射入木块过程时间极短,可认为细线不发生摆动)后留在木块内,接着细线摆过一角度θ.若不考虑空气阻力,对子弹和木块组成的系统,下列说法正确的是 () A.在子弹射入木块的过程中机械能守恒 B.在子弹射入木块后,细线摆动的过程机械能守恒 C.从子弹开始射入木块到细线摆过θ角的整个过程机械能守恒 D.无论是子弹射入木块过程,还是子弹射入木块后细线摆动的过程机械能都不守恒 3.子弹的速度为v,打穿一块固定的木块后速度刚好变为零.若木块对子弹的阻力为恒力,那么当子弹射入木块的深度为其厚度的一半时,子弹的速度是() A. B.v

C. D. 4.如图所示,木块A、B并排且固定在水平桌面上,A的长度是L,B的长度是2L.一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A,以速度v2穿出B.子弹可视为质点,其运动视为匀变速直线运动,则子弹穿出A时的速度为() A.(v1+v2) B. C. D.v1 5.1964年至1967年6月我国第一颗原子弹和第一颗氢弹相继试验成功,1999年9月18日,中共中央、国务院、中央军委隆重表彰在研制“两弹一星”中作出贡献的科学家。下列核反应方程式中属于原子弹爆炸的核反应方程式的是() A.U→Th +He B.U +n→Sr +Xe +10n C.N +He→O +H D.H +H→He +n 6.如图所示,质量为m的子弹水平飞行,击中一块原来静止在光滑水平面上的质量为M的物块,物块由上下两块不同硬度的木块粘合而成.如果子弹击中物块的上部,恰不能击穿物块;如果子弹击中物块的下部,恰能打进物块中央.若将子弹视为质点,以下说法中错误的是 A.物块在前一种情况受到的冲量与后一种情况受到的冲量相同 B.子弹前一种情况受到的冲量比后一种情况受到的冲量大

子弹打木块模型及其应用

创作编号: GB8878185555334563BT9125XW 创作者: 凤呜大王* 子弹打木块模型及其应用 江苏省海安县立发中学 杨本泉 迁移能力的培养是物理教学过程中的重要组成部分。在物理习题教学过程中,注重培养学生构建正确的物理模型,掌握基本模型的思维方法并能合理的迁移,可以受到事半功倍的效果。子弹打木块问题是高中物理主干知识:动量与能量相结合应用的重要模型之一。 一、 原型 一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量m 的子弹以初速度v 0 水平飞来打进木块并留在其中,设相互作用力为f 问题1 子弹、木块相对静止时的速度v 由动量守恒得: mv 0=(M+m)v ∴ 0v m M m v += 问题2 子弹在木块内运动的时间 由动量定理得: 对木块 0-=?Mv t f 或对子弹 0mv mv t f -=?- ∴ ) (0 m M f Mmv t += 问题3 子弹、木块发生的位移以及子 1 图

弹打进木块的深度 由动能定理得: 对子弹:20212 121mv mv s f -= ?- 2 2 1) (2)2(m M f v m M Mm s ++=∴ 对木块:222 1 Mv fs = 2 2 22) (2m M f v Mm s +=∴ 打进深度就是相对位移 S 相 =S 1-S 2=) (22 m M f Mmv + 问题4 系统损失的机械能、系统增加的内能 E 损=) (2)(21212 02 20m M Mmv v m M mv +=+- 由问题3可得: ) (2)(2 021m M Mmv s f s s f Q +=?=-=相 说明: 相互作用力与相对位移(或路程)的乘积等于系统机械能的减 小,这是一个重要关系,通常都可直接运用。 问题5 比较S 1、S 2、S 相的大小关系 运用图象法:子弹做匀减速直线运动 木块做匀加速直线运动 由图可以判定: ① 不论m 、M 关系怎样 总有S 相>S 2 S 1>2S 2 ②若m <M 则S 相>2S 2 S 1>3S 2 问题6 要使子弹不穿出木块,木块至少多长?(v 0、m 、M 、f 一定) 运用能量关系 fL= 220)(2 1 21v m M mv +- 2 图

2020年高考物理核心探秘 专题10 子弹打木块问题-2020年高考物理核心探秘

专题十、子弹打木块问题 问题分析 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (3个不定项) 限时15分钟.勇于挑战自己!所有高二、高三都可以做 (1)若产生内能10J,则子弹损失的能量可能为( ) A. 4 J B. 7 J C. 10J D. 12J (2)若子弹损失动能为10J,则木块动能可能为( ) A. 3J B. 5J C. 1J D. 7J (3)若木块获得动能为10J,则产生内能可能为( ) A. 14J B. 10 J C. 29J D. 7J 变为1: 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (1)若产生内能10J,则子弹损失的能量可能为( ) A. 13J B. 19J C. 21J D. 23J (2)若子弹损失动能为10J,则木块动能可能为( ) A. 3J B. 5J C. 15J D. 37J (3)若木块获得动能为10J,则产生内能可能为( ) A. 12J B. 15 J C. 66J D. 20J 变为2: 一个长方体木块,静止在光滑水平面上,一个子弹以某一初速度沿水平方向射入该木块,最终没有射穿。阻力始终恒定,那么在这个过程中( ) (1)若产生内能10J,则木块动能不可能为( )

A. 4J B. 7J C. 10J D. 12J (2) 若木块获得动能为10J ,则子弹损失的能量可能为 ( ) A. 16J B. 20J C. 22J D. 32J (3)若子弹损失动能为10J , 则产生内能不可能为 ( ) A. 3J B. 4 J C. 6J D. 9J 子弹打木块核心探秘 一、核心装备: 一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量m 的子弹以初速度v 0水平飞来打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力恒为f 【题问透视1】子弹停在木块中时二者的共同速度: 子弹、木块停在木块中,设相对静止时的速度v 由动量守恒得: mv 0=(M +m )v ∴ v = m M m +v 0 【题问透视2】子弹停打入木块中时间 设子弹在木块内运动的时间为t ,由动量定理得: 以木块为研究对象,对木块 f ·t =Mv -0 或以子弹为研究对象,对子弹 -f ·t =mv - mv 0 ∴ t = () Mmv f M m + 【题问透视3】子弹、木块的位移即子弹打入木块的深度 子弹、木块发生的位移以及子弹打入木块的深度,各个量如图所示 由动能定理得: 对子弹:-f ·s 1=12 mv 2-12 mv 02 M m v 0 M m v 0 s 2 s 1 s 相

高中物理模型-子弹打木块模型

模型组合讲解——子弹打木块模型 赵胜华 [模型概述] 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。Q E s F k N =?=系统相μ,Q 为摩擦在系统中产生的热量;小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动;一静一动的同种电荷追碰运动等。 [模型讲解] 例. 如图1所示,一个长为L 、质量为M 的长方形木块,静止在光滑水平面上,一个质量为m 的物块(可视为质点),以水平初速度0v 从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为μ,当物块与木块达到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化成内能的量Q 。 图1 解析:可先根据动量守恒定律求出m 和M 的共同速度,再根据动能定理或能量守恒求出转化为内能的量Q 。 对物块,滑动摩擦力f F 做负功,由动能定理得: 2022 121)(mv mv s d F t f -= +- 即f F 对物块做负功,使物块动能减少。 对木块,滑动摩擦力f F 对木块做正功,由动能定理得22 1 Mv s F f =,即f F 对木块做正功,使木块动能增加,系统减少的机械能为: ><=-+=--1)(2 1 21212220d F s F s d F Mv mv mv f f f t 本题中mg F f μ=,物块与木块相对静止时,v v t =,则上式可简化为: ><+-=2)(2 121 2 20t v M m mv mgd μ

又以物块、木块为系统,系统在水平方向不受外力,动量守恒,则: ><+=3)(0t v M m mv 联立式<2>、<3>得: ) (220 m M g Mv d +=μ 故系统机械能转化为内能的量为: ) (2)(220 20m M Mmv m M g Mv mg d F Q f +=+?==μμ 点评:系统内一对滑动摩擦力做功之和(净功)为负值,在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,其绝对值等于系统机械能的减少量,即E s F f ?=。 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比: v v v v v v s d s +=+=+00222/2/)( 所以 d m M m s m m M v v s d +=+==202, 一般情况下m M >>,所以d s <<2,这说明,在子弹射入木块过程中,木块的位移很 小,可以忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,最后共同运动的类型,全过程动能的损失量可用公式: 2 0) (2v m M Mm E k += ? [模型要点] 子弹打木块的两种常见类型: ①木块放在光滑的水平面上,子弹以初速度v 0射击木块。 运动性质:子弹对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。 图象描述:从子弹击中木块时刻开始,在同一个v —t 坐标中,两者的速度图线如下图中甲(子弹穿出木块)或乙(子弹停留在木块中)

高中物理模型:子弹打木块模型

模型/题型:子弹打木块模型 一.模型概述 子弹射击木块的两种典型情况 1.木块放置在光滑的水平面上 运动性质:子弹对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。 处理方法:把子弹和木块看成一个系统,①系统水平方向动量守恒;②系统的机械能不守恒;③对木块和子弹分别利用动能定理。 2.木块固定在水平面上 运动性质:子弹对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;木块静止不动。 处理方法:对子弹应用动能定理或牛顿第二定律。 两种类型的共同点: (1)系统内相互作用的两物体间的一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值(因为有一部分机械能转化为内能);系统损失的动能等于系统增加的内能. (2)摩擦生热的条件:必须存在滑动摩擦力和相对滑行的路程,大小为Q =F f ·x 相,其中f 是滑动摩擦力的大小,x 是两个物体的相对路程(在一段时间内“子弹”射入“木块”的深度,就是这段时间内两者的相对路程,所以说是一个相对运动问题)。 (3)系统产生的内能,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积. (4)当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统的动量仍守恒,系统损失的动能为ΔE k =F f ·L (L 为木块的长度). 二、标准模型 标准模型:一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量为m 的子弹以初速度v 0水平打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力为F f .则: (1)子弹、木块相对静止时的速度是多少? (2)子弹在木块内运动的时间为多长? (3)子弹、木块相互作用过程中子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度分别是多少? (4)系统损失的机械能、系统增加的内能分别是多少? (5)要使子弹不射出木块,木块至少多长? 答案 (1)m M +m v 0 (2)Mm v 0F f (M +m ) (3)Mm (M +2m )v 022F f (M +m )2 Mm 2v 022F f (M +m )2 Mm v 022F f (M +m ) (4)Mm v 022(M +m ) Mm v 022(M +m ) (5)Mm v 022F f (M +m ) 解析(1)设子弹、木块相对静止时的速度为v ,以子弹初速度的方向为正方向,由动量守恒定律得 mv 0=(M +m )v 解得v =m M +m v 0 (2)设子弹在木块内运动的时间为t ,由动量定理得 对木块:F f t =Mv -0 解得t =Mmv 0F f (M +m ) (3)设子弹、木块发生的位移分别为x 1、x 2,如图所示,由动能定理得 对子弹:-F f x 1=12mv 2-12mv 02 解得:x 1=Mm (M +2m )v 022F f (M +m ) 2 对木块:F f x 2=12Mv 2 解得:x 2=Mm 2v 022F f (M +m )2

子弹打木块问题

子弹打木块类问题 子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。作为一个典型,它的特点是:子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木块中跟木块共同运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。 【例1】 设质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d 。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。 解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒: ()v m M mv +=0 从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为s 1、s 2,如图所示,显然有s 1-s 2=d 对子弹用动能定理:22012 121mv mv s f -=? ……① 对木块用动能定理:2221Mv s f = ? ……② ①、②相减得:()() 2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=? ……③ 点评:这个式子的物理意义是:f d 恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系 统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见Q d f =?,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。 由上式不难求得平均阻力的大小:()d m M Mmv f +=220 至于木块前进的距离s 2,可以由以上②、③相比得出:d m M m s +=2 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比:

高考物理专题分析:一 滑块、子弹打木块模型

l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 一 滑块、子弹打木块模型 子弹打木块模型:包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ,Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 :包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度);系统内弹力做功时,不将机械能转化为其它形式的能,因此过程中系统机械能守恒。 例题:质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上,现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块,穿出时子弹速度为v ,求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解:如图,设子弹穿过木块时所受阻力为f ,突出时木块速度为V ,位移为S ,则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力,由动量守恒定律得:mv 0=mv+MV ① 由动能定理,对子弹 -f(s+l )= ② 对木块 fs= ③ 由①式得 v= 代入③式有 fs= ④ ②+④得 f l = 由能量守恒知,系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ,l 为子弹现木块的相对位移。 结论:系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能,且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为:Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1.在光滑水平面上并排放两个相同的木板,长度均为L=1.00m ,一质量 与木板相同的金属块,以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ,金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1,g 取10m/s 2 。求两木板的最后速度。 2.如图示,一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m 的小木块A ,m <M ,现以地面为参照物,给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图),使A 开始向左运动,B 开始向右运动,但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0,求它们最后速度的大小和方向; ⑵若初速度的大小未知,求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 2 022 121 mv mv -02 12-MV )(0v v M m -2022 )(21v v M m M -?})]([2121{212 12 1 2 120220222 v v M m M mv mv MV mv mv -+-=--

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