当前位置:文档之家› 子弹打木块模型

子弹打木块模型

子弹打木块模型:物理学中最为典型的碰撞模型 (一定要掌握)
子弹击穿木块时,两者速度不相等;子弹未击穿木块时,两者速度相等.这两种情况
的临界情况是:当子弹从木块一端到达另一端,相对木块运动的位移等于木块长度时,
两者速度相等.
模型:设质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d 。

求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。

解析:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。

从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒:
()v m M mv +=0
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f ,设子弹、木块的位移大小分别为s 1、s 2,如图所示,显然有s 1-s 2=d
对子弹用动能定理:22012121mv mv s f -=
⋅ …………………………………① 对木块用动能定理:222
1Mv s f =⋅…………………………………………② ①、②相减得:()()
2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=⋅ ………………③ ③式意义:f ∙d 恰好等于系统动能的损失;根据能量守恒定律,系统动能的损失应该等于系统内能的增加;可见Q d f =⋅,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应该用路程,而不是用位移)。

由上(③)式不难求得平均阻力的大小:()d
m M Mmv f +=220 至于木块前进的距离s 2,可以由以上②、③相比得出:
从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论。

试试推理。

由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比:
()d m
M m s m m M v v s d v v v v v v s d s +=+==∴+=+=+2020022,,2/2/ 一般情况下m M >>,所以s 2<<d 。

这说明在子弹射入木块过程中木块的位移很小,可以忽略不计。

这就为分阶段处理问题提供了依据。

象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,最后共同运动的类型, 全过程动能的损失量可用公式:()202v m M Mm E k +=
∆………………………④ 当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统动量仍然守恒,系统动能损失仍然是ΔE K = f ∙d (这里的d 为木块的厚度),但由于末状态子弹和木块速度不相等,所以不能再用④式计算ΔE K 的大小。

d m M m s +=2
1.质量为2m、长为L的木块置于光滑的水平面上,质量为m的子弹以初
速度V0水平向右射穿木块后,速度为V0/2。

设木块对子弹的阻力F恒
定。

求:
(1)子弹穿过木块的过程中木块的位移
(2)若木块固定在传送带上,使木块随传送带始终以恒定速度u<V0水平向右运动,则子弹的最终速度是多少
2.质量为m的子弹(视为质点),以初速度v0射向静止在光滑水平面上的
质量为M的木块后留在木块中。

假设子弹与木块间的相互作用力大小为f。

研究从子弹接触木块到二者相对静止的过程。

求:(1)子弹的位移sm;
(2)木块的位移sM;
(3)子弹损失的的动能ΔEkm;
(4)木块获得的动能ΔEkM;
(5)系统损失的的动能ΔEk;
(6)系统产生的的内能Q;
(7)子弹进入木块的深度d;
(8)比较sM与d的大小关系。

3、如图所示,一个长为L、质量为M的长方形木块静止在光滑水平面上,一个质量为m的物块(可视为质点),以水平初速度υ0从木块的左端滑向右端,设物块与木块间的动摩擦因数为μ,当物块与木块达到相对静止时,物块仍在长木块上,求系统机械能转化为内能的量Q。

板长L至少为多少?
(注:文档可能无法思考全面,请浏览后下载,供参考。

可复制、编制,期待你的好评与关注)。

相关主题