第一章　专题强化4　子弹打木块模型　滑块—木板模型 高中物理人教版（2019）选择性必修第一册（课件 教案 学案 练习四份打包）

专题强化4　子弹打木块模型　滑块—木板模型 [学习目标]　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其含义。2.学会利用动量守恒定律、能量守恒定律等分析常见的子弹打木块模型与滑块—木板模型(重难点)。 一、子弹打木块模型 1．模型图例 2．模型特点 (1)相互作用特点：作用时间极短，内力远大于外力。 (2)系统动量特点：系统动量守恒。 (3)系统能量特点：系统机械能有损失，损失的机械能转化为系统的内能。 3．两种情况 (1)子弹未穿透木块，两者共速，有mv0＝(m＋M)v共 ①系统损失的机械能ΔE损＝mv02－(m＋M)v共2； ②系统增加的内能Q＝Ff·Δx＝ΔE损， 其中Δx为两者间的相对位移，Ff为子弹和木块之间的平均作用力； ③类比碰撞模型：该种情况损失的机械能最多，相当于完全非弹性碰撞。 (2)子弹穿透木块，有mv0＝mv1＋Mv2 ①系统损失的机械能ΔE损＝mv02－(mv12＋Mv22)； ②系统增加的内能Q＝Ff·d＝ΔE损， 其中d为木块的长度； ③类比碰撞模型：相当于非弹性碰撞。 例1　一质量M＝0.080 kg、棱长b＝10 cm的正方体木块放置在光滑的水平桌面上，现有一质量m＝0.020 kg的子弹，以v1＝100 m/s的速度水平射向木块，子弹的速度方向与木块表面垂直，如果用钉子将木块固定在桌上，则子弹可穿过木块，穿过后子弹的速度为v2＝50 m/s。 (1)求子弹穿过木块的过程中受到的平均阻力大小Ff； (2)如果木块不固定，试推理判断子弹能否穿过木块； (3)在(2)的情况下，木块和子弹的最终速度分别为多大？ 答案　(1)750 N　(2)见解析　(3)15 m/s　40 m/s 解析　(1)子弹穿过木块过程中，对子弹，由动能定理得－Ffb＝mv22－mv12 代入数据解得Ff＝750 N。 (2)如果木块不固定，子弹击中木块过程中系统动量守恒，设子弹恰好射穿木块时木块的长度为d，以v1的方向为正方向，由动量守恒定律得mv1＝(M＋m)v 由能量守恒定律得mv12＝(M＋m)v2＋Ffd 代入数据解得d≈0.11 m＝11 cm>b＝10 cm，因此子弹能穿过木块。 (3)设子弹和木块的最终速度分别为v3、v4，子弹射穿木块过程中系统动量守恒，以v1的方向为正方向，由动量守恒定律得mv1＝mv3＋Mv4，由能量守恒定律得mv12＝mv32＋Mv42＋Ffb，代入数据解得v3＝40 m/s，v4＝15 m/s(另一解不符合实际，舍去)。 针对训练1　(2024·广东省华侨中学期中)如图所示，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两矩形滑块A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的两倍。上述两种射入过程相比较(　　) A．射入滑块A的子弹速度变化大 B．整个射入过程中两滑块受到的冲量一样大，滑块对子弹的平均阻力一样大 C．射入滑块A中时阻力对子弹做功是射入滑块B中时的两倍 D．两个过程中系统产生的热量相同 答案　D 解析　根据动量守恒定律可得mv0＝(m＋M)v，可知两种情况下滑块和子弹的共同速度相同，两颗子弹速度变化相同，故A错误；两滑块的动量Δp＝Mv变化相同，受到的冲量相同，由Q＝mv02－(m＋M)v2＝F阻·s，子弹射入A中的深度是射入B中深度的两倍，射入滑块A中时子弹所受平均阻力是射入滑块B中时的，故B错误；射入滑块A中时阻力对子弹做功Wf＝mv2－mv02与射入滑块B中时阻力对子弹做功相等，故C错误；由Q＝mv02－(m＋M)v2可知，两个过程中系统产生的热量相同，故D正确。 二、滑块—木板模型 1．模型图例 说明：水平面光滑，滑块从左侧边缘滑上木板。 2．模型特点 (1)相互作用特点：系统所受合外力为零。 (2)系统动量特点：系统动量守恒。 (3)系统能量特点：系统机械能有损失，损失的机械能转化为系统的内能。 3．两种情况 (1)若木板足够长，滑块始终未滑离木板，二者最终共速，即有mv0＝(m＋M)v共 ①系统损失的机械能ΔE损＝mv02－(m＋M)v共2 ②系统增加的内能Q＝Ff·Δx ... ...