子彈打物塊模型專題

1、1橫車(chē)高中動(dòng)量和能量專題之動(dòng)量和能量專題之“子彈打木塊子彈打木塊”夏彤“子彈打木塊”類問(wèn)題涉及的內(nèi)容是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的繼續(xù)和深化，其中的動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律比牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍更廣泛，是自然界中普遍適用的基本規(guī)律，因此是高中物理的重點(diǎn)，也是高考考查的重點(diǎn)之一。“子彈打木塊”類問(wèn)題是中學(xué)物理中非常典型的物理模型，他包括相互間恒力作用的“子彈、木塊”等模型，幾乎涉及到力學(xué)的全部主要的概念與規(guī)律，這些力學(xué)主干知識(shí)高考每年

2、必考；因此“子彈打木塊”類問(wèn)題也就成了高考中非常普遍的一類題型，此類問(wèn)題考核的實(shí)質(zhì)是如何運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)關(guān)系分析動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，挖掘其中所蘊(yùn)涵的隱含條件與臨界狀態(tài)，然后優(yōu)選動(dòng)量和能量觀點(diǎn)去解題。本節(jié)通過(guò)“子彈打木塊”類問(wèn)題對(duì)力學(xué)知識(shí)、方法進(jìn)行概括和總結(jié)，以提高分析、解決力學(xué)綜合問(wèn)題的能力。一、常見(jiàn)模型：一、常見(jiàn)模型：1.“木塊”不固定（或“木塊”固定）；2.“木塊和木塊”作用模型。二、模型理解：二、模型理解：質(zhì)量為m的子彈，以速度V0水

3、平射入光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊中未穿出。子彈深入木塊時(shí)所受的阻力大小恒為f符合規(guī)律：動(dòng)量守恒定律：mV。=（Mm）V動(dòng)能定理：子彈fSm=mV22－mV022木塊fSM=MV22－0功能關(guān)系：fd=mV022－(Mm)V22能量轉(zhuǎn)化：子彈動(dòng)能減少：fSm=mV022－mV22木塊動(dòng)能增加：fSM=MV22系統(tǒng)機(jī)械能減少：fSmfSM=mV022－(Mm)V22內(nèi)能增量：fSmfSM=mV022－(Mm)V22產(chǎn)生熱量：fd=fSmfS

4、M=mV022－(Mm)V22三、三、“子彈打木塊子彈打木塊”類問(wèn)題常見(jiàn)模型分析類問(wèn)題常見(jiàn)模型分析1.“木塊木塊”不固定（或不固定（或“木塊木塊”固定）固定）“子彈擊木塊”模型可分為兩種：一種是子彈擊中木塊的瞬間兩者獲得共同的速度，此模型滿足動(dòng)量守恒定律；另一種是子彈在木塊中穿行，因水平面光滑，系統(tǒng)動(dòng)量也守恒，同時(shí)子彈與木塊間的摩擦力做功影響著兩者動(dòng)能的變化。例1如圖所示，質(zhì)量為3m，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的木塊置于光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以初

5、速度v0水平向右射入木塊，穿出木塊時(shí)速度為v0，設(shè)木塊52對(duì)子彈的阻力始終保持不變（1）求子彈穿透木塊后，木塊速度的大??；（2）求子彈穿透木塊的過(guò)程中，木塊滑行的距離s；v0L3mm3對(duì)A，有：③21012flmv?④2212flmv?由幾何關(guān)系L＋（l1－l2）＝l⑤由上面各式解得⑥14MmllM??點(diǎn)評(píng)：解決本問(wèn)題的關(guān)鍵是分析題目中的物理圖景，抽象出物理模型，然后結(jié)合題意選擇解題的規(guī)律，如碰撞，動(dòng)量守恒；另外由于有摩擦力做功，所以應(yīng)

6、分別用隔離法進(jìn)行分析，且要注意各自的位移及功能關(guān)系。以上筆者通過(guò)兩個(gè)實(shí)際“子彈打木塊”類問(wèn)題，從兩個(gè)角度做了剖析，總體來(lái)講，“子彈打木塊”類問(wèn)題實(shí)際是動(dòng)量和能量的綜合應(yīng)用問(wèn)題，也是難度較大的問(wèn)題。分析這類問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規(guī)律，建立方程進(jìn)行求解。主要模型是碰撞，而碰撞過(guò)程，一般都遵從動(dòng)量守恒定律，但機(jī)械能不守恒。訓(xùn)練題訓(xùn)練題1在光滑水平地面上靜置一木塊，一顆子彈以一定的水平初速打入木塊并穿出，如果

7、將木塊固定在地面時(shí)，子彈穿出的速度大小為1v，木塊不固定時(shí)，子彈穿出時(shí)的速度大小為2v，兩種情況下系統(tǒng)機(jī)械能損失分別為1E?和2E?，設(shè)子彈穿過(guò)木塊時(shí)受到的阻力大小相等，則（）A.21vv?，21EE???B.21vv?，21EE???C.21vv?，21EE???D.21vv?，21EE???2.矩形滑塊由不同材料的上下兩層粘結(jié)在一起組成，將其放在光滑的水平面上，如圖所示。質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊，若射擊上層，則子彈恰好不射

8、出；若射擊下層，則子彈整個(gè)兒恰好嵌入，則上述兩種情況相比較A兩次子彈對(duì)滑塊做的功一樣多B兩次滑塊所受沖量一樣大C子彈嵌入下層過(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較多D子彈擊中上層過(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較多3如圖3所示，長(zhǎng)2m，質(zhì)量為1kg的木板靜止在光滑水平面上，一木塊質(zhì)量也為1kg（可視為質(zhì)點(diǎn)），與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。要使木塊在木板上從左端滑向右端而不至滑落，則木塊初速度的最大值為A1msB2msC3msD4ms圖34.如圖所示，質(zhì)量為M