子彈射木塊問(wèn)題中的物理規(guī)律及其應(yīng)用

1、子彈射木塊問(wèn)題中的物理規(guī)律及其應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生分析并總結(jié)子彈射木塊中的物理規(guī)律，以便于觸類(lèi)旁通處理類(lèi)似的問(wèn)題。教學(xué)過(guò)程子彈射木塊類(lèi)問(wèn)題是一個(gè)常見(jiàn)的并且典型的問(wèn)題，它涉及的物理規(guī)律比較廣泛，今天這一節(jié) 課我們要討論的就是子彈射木塊問(wèn)題中的物理規(guī)律及其應(yīng)用”放投影:設(shè)一質(zhì)量為 M 的木塊放在光滑的水平面上， 另一質(zhì)量為 m 的子彈以速度v0水平射進(jìn)木塊內(nèi)(如圖所示)。假設(shè)子彈進(jìn)入木塊深度為 d 時(shí)，子彈與木塊具 有共冋速度v，此時(shí)木塊位移為S|，子彈位移為S2，假設(shè)子彈所受木塊阻力 f 恒定不變。則在該過(guò)程中，子彈、木塊或系統(tǒng)可能遵循哪些物理規(guī)律呢？請(qǐng) 寫(xiě)出相應(yīng)的表達(dá)式。(設(shè)取向右方向?yàn)檎较?/p>

2、)討論畫(huà)什么樣的子彈射木塊的運(yùn)動(dòng)示意圖比較好。討論總結(jié)以下內(nèi)容：1、幾何關(guān)系：S2= S1d2、 對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律：mv0= (m M )v3、用動(dòng)量定理：對(duì)子彈：- ft二mv - mv0對(duì)木塊：ft二Mv -04、用動(dòng)能定理：對(duì)子彈：- fS2=丄mv2- Imv：2 212對(duì)木塊：fS1Mv-025、對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：121212Q = fdmv0- ( mv Mv )2 2 26、應(yīng)用牛頓第二定律：對(duì)子彈：-f = ma2；對(duì)木塊：f二Ma17、應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)公式：一12對(duì)子彈：作勻減運(yùn)動(dòng)S2= v0t a2t,v = v0- a2t,2一一12對(duì)木塊：作勻加速運(yùn)動(dòng)S

3、1a1t,v= a/,2思考題:1、 通常情況下，可不可以認(rèn)為S=o,S2=0,為什么？（由于子彈射木塊時(shí)間極短，如果題目不要求考慮木塊的長(zhǎng)度，則可認(rèn)為子彈和木塊的位移 均為 o，射過(guò)之后，可認(rèn)為子彈和木塊仍在原來(lái)的位置。）2、如果平面不光滑，木塊受摩擦力作用，這種情況還可以認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎？（外力雖不為 0,但只要外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，可以為動(dòng)量是守恒。）3、假設(shè)木塊厚度為 L,子彈射穿木塊的條件是什么？1假設(shè)木塊足夠長(zhǎng)，子彈與木塊最終速度相同，子彈射穿木塊的條件是子彈與木塊速度相等 時(shí)，d L;或：2假設(shè)子彈能夠到達(dá)木塊另一端，子彈射穿木塊的條件是d=L 時(shí)，子彈速度木塊速度。小結(jié)：解子彈射穿

4、木塊的方法：1、對(duì)子彈射木塊問(wèn)題可從七個(gè)方面進(jìn)行分析；2、子彈能夠射出木塊或物塊能從木板上滑出的條件可從兩方面考慮：1假設(shè)木塊足夠長(zhǎng)，子彈與木塊最終速度相同，子彈射穿木塊的條件是子彈與木塊速度相 等時(shí)，d L;2假設(shè)子彈能夠到達(dá)木塊另一端，子彈射穿木塊的條件是d=L 時(shí)，子彈速度木塊速度。3、 由于子彈射木塊時(shí)間極短，如果題目不要求考慮木塊的長(zhǎng)度，則可認(rèn)為子彈和木塊的位 移均為 0，射過(guò)之后，可認(rèn)為子彈和木塊仍在原來(lái)的位置；例題:如圖所示，質(zhì)量為 M，長(zhǎng)為 L 的木板以速度vo沿光滑 的水平面向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻將一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m 的鐵塊輕放到木板的右端。（1）從兩個(gè)角度畫(huà)出運(yùn)動(dòng)示意圖，并寫(xiě)

5、出相應(yīng)的鐵塊從木板左端滑出的條件式;（2 ）如果鐵塊與木板間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為卩，則要使鐵塊從木板左端滑出，v0要多大？請(qǐng)寫(xiě)出可能的表達(dá)式，并考慮選用哪幾個(gè)表達(dá)式解題比較方便；（3）如果水平面不光滑，木板與水平面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)也為 卩，則要使鐵塊從木板左端滑 出，V。要多大？請(qǐng)寫(xiě)出可能的表達(dá)式，并考慮選用哪幾個(gè)表達(dá)式解題比較方便。分析畫(huà)出兩運(yùn)動(dòng)示意圖如下:H一一啞TTTTTTTTTTTTT請(qǐng)兩名學(xué)生在黑板上分別板書(shū)有關(guān)問(wèn)題（2）、（3）的內(nèi)容（如下），老師巡視學(xué)生情況，學(xué)生板書(shū)結(jié)束后，老師作點(diǎn)評(píng)。解析：（1）1對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律：Mv0=mv1Mv2lfinM匚*片T77TTT寫(xiě)出相應(yīng)的滑出

6、條件式：當(dāng)v= v2時(shí),2用動(dòng)量定理：對(duì)鐵塊：mgt = mw -0對(duì)木板：-mgt二MV2- Mv03用動(dòng)能定理：12對(duì)鐵塊：AmgS1mv-i- 01212對(duì)木板：- mgS2MV2MV02 21114對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：Q =JmgdMV2 ( mv：MV；)2 2 25應(yīng)用牛頓第二定律：對(duì)鐵塊：mg =mar；對(duì)木板：mg二Ma26應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)：一一12對(duì)鐵塊：作勻減運(yùn)動(dòng)S1a1t,Vr= a/,一一12對(duì)木板：作勻速運(yùn)動(dòng)S2= v0ta2t,v2= v0a2t,27幾何關(guān)系：S2= S1d8滑出的條件：當(dāng)V1V2時(shí)，d L；或當(dāng) d=L 時(shí)，V1wV2。(2)1用動(dòng)量定理

7、：對(duì)鐵塊：mgt二mw -0對(duì)木板：lmgt-、(m M)gt=MV2-MV02用動(dòng)能定理：12對(duì)鐵塊：JmgS1mv；- 01212對(duì)木板：-mgS2- (m - M )gS2MV2MV02 23對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：121212Q = mgd：(m M )gS2MV0-( mwMV2)2 2 24應(yīng)用牛頓第二定律：對(duì)鐵塊 ：丄mg = mg；對(duì)木板：.Lmg：二(m M)g二Ma25應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)：一一12對(duì)鐵塊：作勻減運(yùn)動(dòng)S1a1t,Va1t，2一12對(duì)木板：作勻速運(yùn)動(dòng)S2= v0ta2t2,V2二V0-a2t，26幾何關(guān)系：S2= S1d7滑出的條件：當(dāng)V1二V2時(shí)，d L；或

8、當(dāng) d=L 時(shí)，V1wV2。作業(yè)：子彈射木塊類(lèi)問(wèn)題練習(xí)一：1、一質(zhì)量為 M 的閉合金屬螺線管放在光滑水平面上（如圖），一條質(zhì)量為 m 的條形磁鐵以水平速度v0穿入螺線管并留在其中， 求產(chǎn)生的內(nèi)能為多少。2、一質(zhì)量為 M 的平板在光滑小平面上以速度v0勻速前進(jìn)，若在平板前緣輕輕地放上一質(zhì)量為m 的小木塊（設(shè)它對(duì)地初速為零），如圖所示，已知木塊與木板間的縻擦力恒為 f ,為使小木塊 不掉下來(lái)，木板的長(zhǎng)度最短為多少？3、 如圖所示，質(zhì)量為 M 長(zhǎng)為 L 的木板，端點(diǎn)為 A B,中 點(diǎn)為 0,置于光滑水平面上。現(xiàn)使木板M 以v0的水平初速向右 運(yùn)動(dòng)；同時(shí)把質(zhì)量為 m 的長(zhǎng)度可忽略的木塊置于 B 端（它

9、對(duì)地 初速為零），它與木板間摩擦系數(shù)為 。問(wèn)v0在什么范圍內(nèi)才能 使小木塊 M 滑動(dòng)到 0A 之間停下來(lái)（即相對(duì)木板靜止）？4、在光滑的水平面軌道上有兩個(gè)半徑都是 r 的小球 A 和質(zhì)量分別為 m 和 2m,當(dāng)兩球心間距離大于 L （ L 比 2r 大得多） 時(shí)，兩球心之間無(wú)相互作用力，當(dāng)兩球心間的距離等于或小于時(shí)，兩球存在相互作用的恒定斥力F,設(shè) A 球從遠(yuǎn)離 B 球處以速度v0沿兩連心線向原來(lái)靜止的 B球運(yùn)動(dòng)，如圖所示，要使兩球不發(fā)生接觸，v0必須滿足什么條件？5、如圖所示,兩根光滑的金屬導(dǎo)軌互相平行，處在豎直向上的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中。質(zhì)量為mi的金屬棒aa靜止在水平導(dǎo)軌上，給質(zhì)量為m2的金屬棒

10、 bb，個(gè)水平向右的初速度v0，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有與aa相碰，則aa，能達(dá)到的最大速度為多少？6、如圖所示，在光滑水平面上有木塊 A 和 B,mA=0.5kg ；mB=0.4kg ,它們的上表面是粗糙的，今有一鐵塊 C,mc=0.1kg，以初速度v=10m/S 沿兩木塊表面滑過(guò)，最后停 留在 B 上，此時(shí) B C 以共同速度u=1.5m/s 運(yùn)動(dòng)，求：（1） A 運(yùn)動(dòng)的速度uA多大？ （ 2） C 剛離開(kāi) A 時(shí)的速度u/c多大？7、在光滑的水平面上， 有一質(zhì)量M,=20kg 的小車(chē)，通過(guò)一根幾乎不可伸長(zhǎng)的輕繩與另一個(gè)質(zhì)量為M2=20kg 的拖車(chē)相連接，一質(zhì)量M3=16kg 的物體放在拖車(chē)的平板

11、（足夠長(zhǎng)）上，物體與平板間的 滑動(dòng)摩擦系數(shù)卩=0.20 ,開(kāi)始時(shí)，拖車(chē)靜止，繩未拉緊（如圖），小車(chē)以 求（1）M1,M2,M3，以同一速度前進(jìn)時(shí)的速度大小。取 10m/s2。&如圖所示，一質(zhì)量為 M 長(zhǎng)為 L 的長(zhǎng)方形木板 B 放在光 滑的水平地面上，在其右端放一質(zhì)量為 M 的小木快 A, mM 現(xiàn) 以地面為參照系，給 A 和 B 以大小相等，方向相反的初速度，th - %W7*v077777777777777777MIB0Al-冷/IAQ-VQQB77Z7777777：v0=3m/s 的速度向前運(yùn)動(dòng)。（2）物體在拖車(chē)平板上移動(dòng)的距離，g-1A77775lio使 A 開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，B

12、開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，但最后 A 剛好沒(méi)有滑離 B 板，以地面為參照系，（1）若已 知 A 和 B的初速大小為u,求它們最后的速度大小和方向； （2）若初速度大小末知求小木塊 A 向 左運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最遠(yuǎn)處（從地面上看）離出發(fā)點(diǎn)的距離。9、置于光滑水平面的小車(chē)A, B 的質(zhì)量分別為mA=3kg，1mB=1/2kg，帶電量 q= C 可視為質(zhì)點(diǎn)的物體 C 位于光滑75小車(chē) B 的最左端，其質(zhì)量為mC=1/10kg，在 A，B, C 所在的空間有一垂直于紙面（紙面所在平面為豎直平面）向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10 特斯拉,現(xiàn)小車(chē) B 靜止，小車(chē) A 以速度v0=1Om/s 向右運(yùn)動(dòng)與小車(chē) B 碰撞碰后，物

13、體 C 在小車(chē) A 上滑動(dòng)， 已知碰后小車(chē) B 的速度為 9m/s，物體 C 和小車(chē) A 之間有摩擦，其他摩擦均不計(jì)，小車(chē)A 足夠長(zhǎng),求物體 C 運(yùn)動(dòng)的最大速率和小車(chē) A 運(yùn)動(dòng)的最小速度。（g=10m/s2）10、如圖所示，質(zhì)量為 2m,長(zhǎng)為 L 的木塊置于光滑水平臺(tái)面 上，質(zhì)量m 的子彈以初速度vo水平向右射向木塊，穿出木塊時(shí)速 度為Vo/2。設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力恒定，（1）若木塊固定在傳送帶上，使木塊隨傳送帶始終以恒定速度u 水平向左運(yùn)動(dòng)，子彈仍以初速v0向右射向木塊（uv0）,求子彈最終速度u; （2）求在（1）的情況下，子彈在木塊中行進(jìn)的過(guò)程中，木塊移動(dòng)的距離S。11、如圖所示，放在光滑水平面上的長(zhǎng)木板 A 的左端疊放 著小鐵板 B,它們一起以vo=2m/s 的速度向右運(yùn)動(dòng)。A, B 的質(zhì) 量分別為mA=1kg,m