第一章 专题强化4 子弹打木块模型 滑块—木板模型-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第一章 ZIDANDAMUKUAIMOXING　HUAKUAI MUBANMOXING 专题强化4　子弹打木块模型　滑块— 木板模型 探究重点 提升素养 / 专题强化练 1.进一步理解动能定理、动量守恒定律和能量守恒定律的内容及 含义. 2.学会利用动量守恒定律和能量守恒定律等分析常见的子弹打木 块模型、滑块—木板模型. 学习目标 内容索引 探究重点　提升素养 Part 1 专题 强化练 Part 2 探究重点　提升素养 Part　1 一、子弹打木块模型 如图所示，质量为M＝1 kg的木块静止于粗糙的水平面上，木块与水平面间的动摩擦因数为0.2，一质量为m＝20 g、速度为v0＝600 m/s的子弹水平射入木块，穿出时的速度为v＝100 m/s，若木块的宽度为d＝0.1 m，重力加速度g＝10 m/s2，试求子弹与木块间的平均作用力与木块和地面间的滑动摩擦力之比，并根据结果分析在解决此类问题时应如何处理？ 导学探究 答案　由动能定理可得－F·d＝ mv2－ mv02 解得F＝3.5×104 N 木块与地面间的滑动摩擦力Ff＝μMg＝2 N 两者之比为 ＝17 500 由此可知，子弹与木块间的作用力远大于木块与地面间的作用力，因此子弹和木块组成系统在相互作用过程中满足动量守恒的条件. 导学探究 知识深化 1.模型特点 (1)子弹打木块的过程很短暂，认为该过程内力远大于外力，系统动量守恒. (2)在子弹打木块过程中摩擦生热，系统机械能不守恒，机械能向内能转化. 2.两种类型 (1)子弹留在木块中(未穿出) ①动量守恒：mv0＝(m＋M)v ②机械能损失(摩擦生热) Q热＝Ff·d＝ mv02－ (m＋M)v2 其中d为子弹射入木块的深度. 知识深化 (2)子弹穿出木块 ①动量守恒：mv0＝mv1＋Mv2 ②机械能的损失(摩擦生热) Q热＝Ff·L＝ mv02－ mv12－ Mv22 其中L为木块的长度，注意d≤L. 知识深化 　如图所示，质量为M的木块静止于光滑的水平面上，一质量为m、速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出，设木块对子弹的阻力恒为F，求： (1)子弹与木块相对静止时二者共同速度为多大； 例1 子弹与木块组成的系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得： mv0＝(m＋M)v (2)射入过程中产生的内能和子弹对木块所做的功分别为多少； 由动能定理，子弹对木块所做的功为： (3)木块至少为多长时子弹不会穿出. 设木块最小长度为L，由能量守恒定律： FL＝Q (多选)如图所示，一子弹以初速度v0击中静止在光滑的水平面上的木块，最终子弹未能射穿木块，射入的深度为d，木块加速运动的位移为s.则以下说法正确的是 A.子弹动能的减少量等于系统动能的 减少量 B.子弹动量变化量的大小等于木块动量变化量的大小 C.摩擦力对木块做的功等于摩擦力对子弹做的功 D.子弹对木块做的功等于木块动能的增量 针对训练1 √ √ 子弹射入木块的过程中摩擦生热，由 能量守恒定律知子弹动能的减少量大 于系统动能的减少量，A错误； 子弹和木块组成的系统动量守恒，系统动量的变化量为零，则子弹与木块的动量变化量大小相等，方向相反，B正确； 摩擦力对木块做的功为Ffs，摩擦力对子弹做的功为－Ff(s＋d)，可知二者不相等，C错误； 对木块，根据动能定理可知，子弹对木块做的功(即摩擦力对木块做的功)等于木块动能的增量，D正确. 二、滑块—木板模型 1.把滑块、木板看成一个整体，摩擦力为内力，在光滑水平面上滑块和木板组成的系统动量守恒. 2.由于摩擦生热，机械能转化为内能，系统机械能不守恒，根据能量守恒定律，机械能的减少量等于因摩擦而产生的热量，ΔE＝Ff·s相对，其中s相对为滑块和木板相对滑动的路程. 3.注意：若滑块不滑离木板，就意味着二者最终具有共同速度，机械能损失最多. 　如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg且可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝2 m/s从左端滑上小车，最后在车上某处与小车保持相对静止.物块与车之间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求： (1)物块在车上滑行的时间； 例2 答案　0.24 s 设物块与小车的共同速度为v，以水平向右的方向为正方向，根据动量守恒定律有m2v0＝(m1＋m2)v 设物块与车之间的滑动摩擦力为Ff，对物块应用动量定理有－Fft＝m2v－m2v0 又Ff＝μm2g 联立并代入数据得t＝0.24 s. (2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少. 答案　5 m/s 要使物块恰好不从车的右端滑