人教版物理必修二ppt课件子弹打木块专题.pptx

子弹打木块专题子弹打木块专题 题题11设质量为设质量为m m的子弹以初速度的子弹以初速度v v0 0射向静止在光滑水平面射向静止在光滑水平面上的质量为上的质量为M M的木块，设木块对子弹的阻力恒为的木块，设木块对子弹的阻力恒为f,f,求求:1.1.木块至少多长子弹才不会穿出木块至少多长子弹才不会穿出?2.2.子弹在木块中运动了多长时间子弹在木块中运动了多长时间?分析分析:子弹射入木块后子弹射入木块后,m,m受受M M的阻力的阻力做匀减速运动做匀减速运动,M,M受受m m的阻力而从静止的阻力而从静止开始做匀加速运动开始做匀加速运动,经一段时间经一段时间t,t,两两者达到相同的速度者达到相同的速度v v处于相对静止处于相对静止,m,m就不至于从就不至于从M M中穿出中穿出,在此过程在此过程中中,子弹在木块中进入的深度子弹在木块中进入的深度L L即为木块的最短长度即为木块的最短长度,此后此后,m,m和和M M以共同速度以共同速度v v一起做匀速直线运动一起做匀速直线运动.(1)(1)解：从动量的角度看解：从动量的角度看,以以m m和和M M组成的组成的系统为研究对象系统为研究对象,根据动量守恒根据动量守恒 对子弹用动能定理：对子弹用动能定理：对木块用动能定理：对木块用动能定理：、相减得：相减得：由上式可得由上式可得:(2)(2)以子弹为研究对象以子弹为研究对象,由牛顿运动定律和运动学公式可得由牛顿运动定律和运动学公式可得: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力大小为f f，设子弹、木块的位移大小分别为，设子弹、木块的位移大小分别为s s1 1、s s2 2，如图所示，显然有，如图所示，显然有s s1 1-s s2 2=L=L解：以木块为研究对象有解：以木块为研究对象有:对对木块木块用动能定理：用动能定理：以系统为研究对象以系统为研究对象:：再结合动量守恒再结合动量守恒:可解出可解出:变化变化11若原题型中子弹在木块中刚好若原题型中子弹在木块中刚好 “停下停下”时时,木块运动木块运动距离为距离为S,S,子弹射入木块的深度为子弹射入木块的深度为d,d,则则d dS(S(填填、=、)运运用用动动量量和和能能量量规规律律分分析析子子弹弹打打木木块块类类问问题题时时，灵灵活运用关系式活运用关系式Q Qfsfs相对相对可使解答过程大大简化可使解答过程大大简化s2 ds1v0分析分析:设木块不固定时设木块不固定时,子弹穿透后木块的速度为子弹穿透后木块的速度为V,由动量守恒得由动量守恒得MVvmmv+=300再由功能关系得再由功能关系得:2202021)3(2121MVvmmvLf-=当木块固定时当木块固定时,由动能定理得由动能定理得:2022121mvmvLf-=-由以上三式得由以上三式得:Mmvv4130+=1 1动力学规律动力学规律由于组成系统的两物体受到由于组成系统的两物体受到大小相同、方向相反的一对恒力，大小相同、方向相反的一对恒力，故两物体的加速度大小与质量成故两物体的加速度大小与质量成反比，方向相反。

反比，方向相反2 2运动学规律运动学规律 “子弹子弹”穿过穿过“木块木块”可看作可看作为两个做匀速直线运动的物为两个做匀速直线运动的物体间的追及问题，或说是一体间的追及问题，或说是一个相对运动问题在一段时个相对运动问题在一段时间内间内“子弹子弹”射入射入“木块木块”的深度，就是这段时间内两的深度，就是这段时间内两者相对位移的大小者相对位移的大小2 2运动学规律运动学规律 ABCt0 两者间的两者间的相对位移相对位移木块长度木块长度 3 3动量与能量规律动量与能量规律 由于系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律由于系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：力对由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：力对“子弹子弹”做的功量度做的功量度“子弹子弹”动能的变化；力对动能的变化；力对“木块木块”做的功量度做的功量度“木块木块”动能的变化，子弹克服摩擦力做功，减少的动能分为两部动能的变化，子弹克服摩擦力做功，减少的动能分为两部分，一部分动能的形式不变，通过摩擦力做功转移给了木块，另一分，一部分动能的形式不变，通过摩擦力做功转移给了木块，另一部分动能的形式变化，通过摩擦力做功，转变为系统的内能部分动能的形式变化，通过摩擦力做功，转变为系统的内能.摩擦力摩擦力对系统做功等于摩擦力的大小与两物体相对位移大小的乘积来计算。

对系统做功等于摩擦力的大小与两物体相对位移大小的乘积来计算1.1.“子弹打木块子弹打木块”模型的实质是两物体在一模型的实质是两物体在一对作用和反作用力作用下的运动，并通过做对作用和反作用力作用下的运动，并通过做功实现不同形式能量之间的转化因此，可功实现不同形式能量之间的转化因此，可以从物理模型和能量转换及动量转换这几个以从物理模型和能量转换及动量转换这几个方面来拓宽方面来拓宽“子弹打木块子弹打木块”的模型的模型小结：小结：2.2.“子弹打木块子弹打木块”问题可以用上的几条问题可以用上的几条主要的力学规律：主要的力学规律：.动力学规律动力学规律 .运动学规律运动学规律 .动量与能量规律动量与能量规律(摸清动量和能摸清动量和能量转化或转移的去向特别重要量转化或转移的去向特别重要!)!)题所设置情景看似与题题所设置情景看似与题1 1不同不同,但本质上就是子弹打木块模型但本质上就是子弹打木块模型,解题方法与题解题方法与题1 1完全相同完全相同.不难得出不难得出:题题 2.2.如图质量为如图质量为M M 的木板的木板 B B 静止在静止在光滑光滑的水平面上的水平面上,一质量为一质量为 m m 的的长度可忽略的小木块长度可忽略的小木块 A A 以速度以速度 v v0 0水平地沿木板的表面滑行水平地沿木板的表面滑行,已知小木块与已知小木块与木板间的动摩擦因数为木板间的动摩擦因数为,求求:木板至少多长小木块才不会掉下来木板至少多长小木块才不会掉下来?小木块在木板上滑行了多长时间小木块在木板上滑行了多长时间?L 剖析剖析:对系统：对系统：再与约束条件再与约束条件联立联立可解得可解得:分析分析:解：解：(1)(1)设第一次碰墙后，平板车向左最大位移为设第一次碰墙后，平板车向左最大位移为S S，对平板车由动能定理得，对平板车由动能定理得MgS=0-mvMgS=0-mv0 02 .2 .代入数据解得代入数据解得 S=1/3 S=1/3 米米12 拓展拓展2 2 如图所示，一辆质量如图所示，一辆质量m=2m=2千克的平板车左端放有质量千克的平板车左端放有质量M=3M=3千克的小滑千克的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数块，滑块与平板车之间的动摩擦因数=0.4=0.4。

开始时平板车和滑块共同以开始时平板车和滑块共同以2 2米米/秒的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极秒的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短、且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反平板车足够长，短、且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反平板车足够长，以至滑块不会滑出平板车右端（取以至滑块不会滑出平板车右端（取 ）求：（）求：（1 1）平板车第一）平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离2 2）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度3 3）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？拓展拓展2 2 如图所示，一辆质量如图所示，一辆质量m=2m=2千克的平板车左端放有质量千克的平板车左端放有质量M=3M=3千克的小滑千克的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数开始时平板车和滑块共同以米块，滑块与平板车之间的动摩擦因数开始时平板车和滑块共同以米/秒的速秒的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反。

平板车足够长，以至滑撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反平板车足够长，以至滑块不会滑出平板车右端（取块不会滑出平板车右端（取 ）求：（）求：（1 1）平板车第一次与墙）平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离壁碰撞后向左运动的最大距离2 2）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度3 3）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？如果车在碰墙前一直有相对运动、则从车离开墙向左减速到零和车再向右加速运如果车在碰墙前一直有相对运动、则从车离开墙向左减速到零和车再向右加速运动到碰墙两阶段的动到碰墙两阶段的加速度加速度是是相同相同的、的、时间时间及及距离距离也是也是相等相等的，可将它类比为一竖的，可将它类比为一竖起上抛运动，故在达到墙脚处时的速度应为起上抛运动，故在达到墙脚处时的速度应为2m/s2m/s而滑块的速度要至少应是而滑块的速度要至少应是2m/s2m/s这是违反了系统动量守恒定律和能量守恒定律的；这是违反了系统动量守恒定律和能量守恒定律的；（2 2）分析）分析:第二次第二次碰墙前车和滑块会碰墙前车和滑块会达到相同的速度吗达到相同的速度吗？所以平板车第二次碰墙前必定与已相对静止，具有小于所以平板车第二次碰墙前必定与已相对静止，具有小于2m/s2m/s的共同速度的共同速度v v。

为什么？为什么？故故MvMvo omvmvo o=(M+m)v;=(M+m)v;代入数据解得代入数据解得v=0.4m/sv=0.4m/s平平板板车车与与墙墙壁壁发发生生多多次次碰碰撞撞而而左左右右运运动动的的过过程程中中，滑滑块块相相对对车车总总是是向向右右滑滑动动，由由于于摩摩擦擦力力消消耗耗系系统统机机械械能能，最最终终车车停停在在墙墙边边设设滑滑块块相相对对车车滑滑行行总总长长度为度为l l，由系统能量守恒得，由系统能量守恒得代入数据解得代入数据解得 (3)解析解析:第一次碰前V0第二次碰前V1第三次碰前V2最终位置 拓展拓展2 2 如图所示，一辆质量如图所示，一辆质量m=2m=2千克的平板车左端放有质量千克的平板车左端放有质量M=3M=3千克的小滑千克的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数开始时平板车和滑块共同以米块，滑块与平板车之间的动摩擦因数开始时平板车和滑块共同以米/秒的速秒的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反平板车足够长，以至滑撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反。

平板车足够长，以至滑块不会滑出平板车右端（取块不会滑出平板车右端（取 ）求：（）求：（3 3）为使滑）为使滑块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？块始终不会滑到平板车右端，平板车至少多长？小结：小结：找到了动量和能量转化或找到了动量和能量转化或转移的去向也就找到了解转移的去向也就找到了解题的方法题的方法!拓展拓展33两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为的距离为L L导轨上面横放着两根导体棒导轨上面横放着两根导体棒abab和和cdcd，构成矩形回路，如图所，构成矩形回路，如图所示两根导体棒的质量皆为示两根导体棒的质量皆为m m，电阻皆为，电阻皆为R R，回路中其余部分的电阻可不，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B B设两设两导体棒均可沿导轨无摩擦地。