第一章 小专题三　子弹打木块模型　滑块—木板模型 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦子弹打木块模型、滑块—木板模型，系统讲解动量守恒、能量守恒定律的应用，通过模型图例导入，先分析子弹打木块（未穿出/穿出）的动量守恒与摩擦生热规律，再过渡到滑块—木板模型，结合例题、变式搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于以模型建构和科学推理为核心，明确两种模型的动量守恒条件及机械能损失规律，通过例1（求共同速度、生热、深度）、变式拓展（运动时间、木板长度条件）及训练题，深化运动与相互作用、能量观念，培养科学思维。学生能系统掌握模型应用，教师可高效开展重难点教学。

小专题三　 子弹打木块模型 滑块—木板模型 1.理解动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律及其适用条件.2.会用动量守恒和能量守恒的观点综合分析常见的子弹打木块模型、滑块—木板模型并解决相关实际问题.(重难点) [学习目标] 一、子弹打木块模型 模型 图例 如图所示,子弹以某一初速度射入放在光滑水平面上的静止木块中,子弹可能留在木块中(未穿出),也可能穿出木块 模型 特点 及规律 (1)子弹打木块的过程很短暂,该过程内力远大于外力,系统的动量守恒. ①子弹未穿出木块:mv0=(m+M)v. ②子弹穿出木块:mv0=mv1+Mv2. 模型 特点 及规律 [例1] (2025·广东中山月考)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v0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.求: (1)子弹、木块的共同速度大小; (2)过程中的摩擦生热; (3)子弹打进木块的深度. [变式拓展1] 在上述例题中,试求子弹在木块内运动的时间. [变式拓展2] 在上述例题中,如果子弹不穿出木块,求木块长度需要满足的 条件. [训练1] (多选)(2025·广东实验中学月考)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0水平射向滑块.若射击下层,子弹刚好不射出;若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚 度,如图所示.则上述两种情况相比较,下列说法正确的有(　 　) [A] 子弹的末速度大小相等 [B] 系统产生的热量一样多 [C] 子弹对滑块做的功相同 [D] 子弹和滑块间的水平作用力一样大 ABC [训练2] (多选)(2025·广东深圳段考)如图所示,子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出,此时木块动能增加了6 J,那么此过程产生的内能可能为(　　 ) [A] 10 J [B] 8 J [C] 6 J [D] 4 J AB 二、滑块—木板模型 模型 图例 如图所示,在光滑的水平地面上,质量为m的滑块以初速度v0从滑块的左边缘滑上质量为M的木板的上表面,滑块和木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g 模型 特点 及规律 模型 特点 及规律 [例2] 如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,现有质量m2= 0.3 kg的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数 μ=0.5,g取10 m/s2.求: (1)物块与小车的共同速度的大小v; 【答案】 (1)1 m/s　 【解析】 (1)以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有m2v0=(m1+m2)v, 解得物块与小车的共同速度为v=1 m/s. (2)物块在车面上滑行的时间t; 【答案】 (2)0.2 s　 【解析】 (2)设物块与车面间的滑动摩擦力为f,对小车应用动量定理有ft= m1v,其中f=μm2g, 代入数据解得物块在车面上滑行的时间为t=0.2 s. (3)从物块滑上小车起至与小车保持相对静止这个运动过程中产生的内能E. 【答案】 (3)0.3 J　 [变式拓展3] 若小车长度为0.8 m,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】 4 m/s [变式拓展4] 如图所示,在光滑水平面上有两个并排静止放置的木块A、B,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg.现有质量m0=0.08 kg的小物块C以初速度v0=25 m/s在A表面沿水平方向向右滑动,由于C与A、B间均有摩擦,C最终停在B上,B、C最后的共同速度v=2.5 m/s.求: (1)木块A的最终速度的大小; 【答案】 (1)2.1 m/s　 【解析】 (1)取向右为正方向,设木块A的最终速度为v1,由动量守恒定律,对A、B、C有 m0v0=mAv1+(mB+m0)v, 解得v1=2.1 m/s. (2)小物块C滑离木块A的瞬时速度的大小. 【答案】 (2)4 m/s 【解析】 (2)设C滑离A时的速度为v2,当C滑离A后, 由动量守恒定律,对B、C有 m0v2+mBv1=(mB+m0)v, 解得v2=4 m/s. ·方法总结· 解答滑块—木板模型问题的技巧 (1)在涉及求解速度时,优先考虑用动量守恒定律. (2)在涉及滑块或木板的运动时间时,优先考虑用动量定理. (3)在涉及滑块或木板的位移时,优先考虑用动能定理. (4)在涉及滑块与木板的相对位移时,优先考虑用系统的能量守恒定律. 感谢观看 (2)在子弹打木块过程中系统的机械能不守恒,机械能的损失即为过程中的摩擦生热Q热. ①子弹未穿出木块: Q热=fd=m-(M+m)v2, 其中d为子弹射入木块的深度. ②子弹穿出木块: Q热=fL=m-m-M, 其中L为木块的长度,注意d≤L 【答案】 (1)v0 【解析】 (1)设子弹、木块的共同速度为v,以子弹初速度的方向为正方向,由动量守恒定律得 mv0=(M+m)v,解得v=v0. 【答案】 (2) 【解析】 (2)子弹打进木块过程中的摩擦生热为 Q热=m-(M+m)v2=. 【答案】 (3) 【解析】 (3)方法一　如图所示,设子弹、木块发生的位移分别为s1、s2. 由动能定理,对子弹有-fs1=mv2-m,解得s1=; 对木块有fs2=Mv2,解得s2=, 子弹打进木块的深度等于相对位移,即d=s1-s2=. 方法二　由能量守恒定律得 fd=m-(m+M)v2, 解得d=. 【答案】 【解析】 方法一　设子弹在木块内运动的时间为t,对木块由动量定理得ft= Mv-0, 解得t=. 方法二　对木块由牛顿第二定律得f=Ma, 由运动学公式得v=at, 解得t=. 【答案】 L≥ 【解析】 如果子弹不穿出木块,则有L≥d,由前面的解析可得木块的长度满足L≥. 【解析】 以v0的方向为正方向,由动量守恒定律得mv0=(m+M)v,可得滑块最终获得的速度v=,可知两种情况下子弹的末速度是相同的,故A正确;子弹嵌入下层或上层过程中,系统产生的热量都等于系统减少的动能,两种情况下系统减少的动能一样多,故系统产生的热量一样多,B正确;根据动能定理,滑块动能的增量等于子弹对滑块做的功,所以两次子弹对滑块做的功一样多,故C正确;由Q=f·s相对知,由于s相对不相等,所以两种情况下子弹和滑块间的水平作用力不一样大,故D错误. 【解析】 设子弹的初速度为v0,射入木块后子弹与木块共同的速度为v,木块的质量为M,子弹的质量为m.根据动量守恒定律得mv0=(M+m)v,解得v=.木块获得的动能为ΔEk=Mv2==·,系统产生的内能为Q=m- (M+m)v2=,可得Q>ΔEk=6 J,故A、B正确. (1)系统动量守恒. ①若滑块始终未滑离木板,二者最终有共同速度,即mv0=(m+M)v共. ②若滑块最终滑离木板,滑块的速度大小为v1,木板的速度大小为v2,则mv0=mv1+Mv2. (2)机械能有损失,损失的机械能转化为摩擦生热Q热. ①若滑块始终未滑离木板,二者最终有共同速度,则类比碰撞模型相当于完全非弹性碰撞. a.系统损失的机械能最多,ΔE损=m-(m+M). b.系统增加的内能Q=f·s=ΔE损,其中s为两者间的相对位移,f为滑块和木板之间的滑动摩擦力. ②若滑块最终滑离木板,滑块的速度大小为v1,木板的速度大小为v2,则类比碰撞模型,相当于非弹性碰撞. a.系统损失的机械能ΔE损=m-m-M. b.系统增加的内能Q=f·L=ΔE损,其中L为木板长,f为滑块和木板之间的滑动摩擦力 【解析】 (3)根据能量守恒定律得 m2=(m1+m2)v2+E, 代入数据解得E=0.3 J. 【解析】 物块恰好到达小车的最右端且与小车有共同速度时,设物块滑上小车的速度为最大速度v0′,结合例题中的计算,由动量守恒定律和能量守恒定律得 m2v0′=(m1+m2)v′, m2v0′2=(m1+m2)v′2+μm2gL, 代入数据解得v0′=4 m/s. $