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子弹打木块模型


v0
h
m
M
v0
m
M
优化方案 h 17页例3
解:以M和m组成的系统为研究对象,选向右为正方向,由动 量守恒定律得:
mv0 =(M + m) V……….
把M、m作为一个系统,由能量(机械能)守恒定律得:
1 2
mv02
-
1(M + m) V2 = mgh ……
2
找到了能量转化或
答案: Mv02/[2g(M + m)]
动量守恒定律的典型应用
2.子弹打木块类的问题
特点:内力远大于外力,作用时间非常短
留在其中
规律复习
m1v1 m2v2 m1v1 m2v2'
1、动量守恒定律表达式:mv0=(m+M)v
2、动能定理的内容:合外力所做的功等于物体动能的变化。
表达式:
W合=
1 2
mvt2
-
1 2
mv02
W合= ∆EK
(1)滑块到达轨道底端时的速度大小v0 (2)滑块滑上小车后,小车达到的最大速度v (3)该过程系统产生的内能Q (4)若滑块和车之间的动摩擦因数为μ,则车的长度至 少为多少?
变式2:(1)滑块由高处运动到轨道底端,机械能守恒。
mgH
1 2
mv0 2
v0 2gH
(2)滑块滑上平板车后,系统水平方向动量守恒。小车最大
f (sm
)v2
s) f
Q
系统产生的热量
d
E
1 2
mv02
1 2
(m M )v2
Q
fd
说明:系统克服摩擦力做的总功等于系统
机械能的减少量.这部分机械能就转化为
系统内能,这就是“摩擦生热”,由上式
得出结论:作用于系统的滑动摩擦力和系
统内物体间相对滑动的位移的乘积,在数
值上等于系统内能的增量,即Q=f滑s相对.
例2 光滑的水平地面上放着一块质量为M、长度为d的木块,一个 质量为m的子弹以水平速度v0射入木块,当子弹从木块中出来后速 度变为v1,子弹与木块的平均摩擦力为f.求:(1)子弹打击木块的过
程中摩擦力对子弹做功多少?摩擦力对木块做功多少? (2)子弹从 木块中出来时,木块的位移为多少?(3)在这个过程中,系统产生的 内能为多少?
(1)求m、M的加速度 (2)小物块相对小车静止时的速度; (3)滑块与小车相对静止所经历的时间; (4)到相对小车静止时,小车对地面通过的位移; (5)系统产生热量;(6)物块相对小车滑行距离L
m
v0
M
s2
L
V
s1
变式2:如图,光滑曲面轨道的水平出口跟停在光滑水
平面上的平板小车上表面相平,质量为m的小滑块从光 滑轨道上某处由静止开始滑下并滑上小车,使得小车在 光滑水平面上滑动。已知小滑块从高为H的位置由静止 开始滑下,最终停到小车上。若小车的质量为M。g表 示重力加速度,求:
3、功是能转化的量度
哈!我是功
我是一种能
W
我是另一种能
(摸清能量转化或转移的去向特别重要!)
4、能量守恒定律: ΔE减=ΔE增
问题1:子弹质量为m,以V0水平射入静 止在光滑水平面上质量为M的木块中未
穿出。子弹深入木块时所受的阻力大小
恒为f,求:(1)两者共同速度;(2) 子弹动能减少量;(3)木块动能增加 量;(4)系统损失的机械能。
转移的去向也就找 到了解题的方法!
拓展
你可以设计
哪些题目?
a
L
v0
已知m、M、v0、L
m
(1)M子弹打入木块瞬间共同的速度v?先碰后摆,
(2)最大高度h?
碰时不摆,
(3)最大摆角的余弦值?
摆时无碰。
(4)整个过程中产生内能Q?
课本23页
第10题…
子弹打木块的模型
1.运动性质:
子弹对地在滑动摩擦力作用下匀减速直线运 动;木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。
解:(1) 对子弹和木块组成的系统 由动量守恒定律得
m v0=m v1+ Mv2①
-fs对1=子12解弹m之利(v得用21-动v2v=能20)m②定(理v可M0-得v1)-. fs1=12m(v21-v20)② 即 对 代 即 m对W代对 W 代2木2入木 2入(s摩 木 入(==22摩=)ff块块由ssvv擦 块vv222m22利利 ==0③2M值值 擦力 利 -2值(用用 1212式得得MM对 用vv2得 动动力可1vv0M)WW-子 动22能能 2得--ff22对== s2v弹 能定定.2木001=)m③ m做 定 理理块木222m((.可可的 理的2vv块 ( 得得22位③功 可00MM--摩摩v移为 得2做vv0擦擦M- 为11))Wf力力s的 v2221..1对对=即对代=)功木木Q即程12摩木入122(M.=块块 m3的产擦块)v为由12v(做做2乘生力利vm22值能-21的的积v的对用-得20量W-功功.0内子动v③守f122为为2能0s弹能m)2恒==等v做定定21m-于的理律2(12摩功可M得v擦为得2v0M22-力=Wfsv与f211S==)相相1212=2对M.mfv路(dv22-21
m g μL=Q
L 1 M m gH M H
mg (M m)
(M m)
变形2 “子弹”放在光滑平面上并接一圆弧
如图:有一质量为m的小球,以水平速度v0 滚到 静止在水平面上带有圆弧的小车的左端,已知 小车的质量为M,其各个表面都光滑,如小球不 离开小车,则它在圆弧上滑到的最大高度h是多 少?
动量守恒定律: mv0 (m M )v
动能定理:子弹 木块
f
f
s
sm
1 mv2
1
2
Mv20Biblioteka 1 2mv02
子弹动能减少: 木块动能增加:
EEkkmM12122mMv0v22
1 mv 2
fs
2
f sm
系统机械能损失:E
Q E 1 mv02 1
1 2
mv0
(m M
2
)v2
1 (m M 2
速度为与滑块共速的速度。 m v0=(m+M)v
v m v0 m 2gH M m M m
(3)由能量守恒定律可知,产生的内能Q为
Q mQgH m g1H(M 1(mM)v2 m)QvM2 mmMgHgHm 1 g(MH m)v2 M
22
M mM m2
M
(4)设小车的长度至少为L,则
变形1 “子弹”放在上面
如图:质量为m的物块,以水平速度v0 滑到静止在 光滑水平面上的长木板的左端,已知长木板的质 量为M,其上表面与小物体的动摩擦因数为μ
变形1 “子弹”放在上面
2:如图所示,质量为m的小物块以水平速度v0滑上原来静止在光 滑水平面上质量为M的小车上,物块与小车间的动摩擦因数为μ, 小车足够长。求:(列表达式即可)
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