滑块、子弹打木块模型剖析.doc

滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型：包括一物块在木板上滑动等。μNS相=ΔEk系统=Q，Q为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 ：包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度)；系统内弹力做功时，不将机械能转化为其它形式的能，因此过程中系统机械能守恒。 例题：质量为M、长为l的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m的子弹以水平初速v0射入木块，穿出时子弹速度为v，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解：如图，设子弹穿过木块时所受阻力为f，突出时木块速度为V，位移为S，则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力，由动量守恒定律得：mv0=mv+MV ① 由动能定理，对子弹 -f(s+l)= ② 对木块 fs= ③ 由①式得 v= 代入③式有 fs= ④ ②+④得 fl= 由能量守恒知，系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=fl，l为子弹现木块的相对位移。 结论：系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能，且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE系统=μNS相 其分量式为：Q=f1S相1+f2S相2+……+fnS相n=ΔE系统 1．在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m，一质量 与木板相同的金属块，以v0=2.00m/s的初速度向右滑上木板A，金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1，g取10m/s2。求两木板的最后速度。 2．如图示，一质量为M长为l的长方形木块B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M，现以地面为参照物，给A和B以大小相等、方向相反的初速度 (如图)，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离 B板。以地面为参照系。 ⑴若已知A和B的初速度大小为v0，求它们最后速度的大小和方向； ⑵若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 3．一平直木板C静止在光滑水平面上，今有两小物块A和B分别以2v0和v0的初速度沿同一直线从长木板C两端相向水平地滑上长木板。如图示。设物块A、B与长木板 C间的动摩擦因数为μ，A、B、C三者质量相等。 ⑴若A、B两物块不发生碰撞，则由开始滑上C到A、B都静止在 C上为止，B通过的总路程多大？经历的时间多长？ ⑵为使A、B两物块不发生碰撞，长木板C至少多长？ 4．在光滑水平面上静止放置一长木板B，B的质量为M=2㎏同，B右端距竖直墙5m，现有一小物块 A，质 量为m=1㎏，以v0=6m/s的速度从B左端水平地滑上B。如图 所示。A、B间动摩擦因数为μ=0.4，B与墙壁碰撞时间极短，且 碰撞时无能量损失。取g=10m/s2。求：要使物块A最终不脱离B 木板，木板B的最短长度是多少？ 5．如图所示，在光滑水平面上有一辆质量为M=4.00㎏的平板小车，车上放一质量为m=1.96㎏的木块，木块到平板小车左端的距离L=1.5m，车与木块一起以v=0.4m/s的速度 向右行驶，一颗质量为m0=0.04㎏的子弹以速度v0从右方射入木块并留 在木块内，已知子弹与木块作用时间很短，木块与小车平板间动摩擦因数 μ=0.2，取g=10m/s2。问：若要让木块不从小车上滑出，子弹初速度应 满足什么条件？ 6．一质量为m、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上，两挡板间距离为1.1m，在小车正中放一质量为m、长度为0.1m的物块，物块与小车间动摩擦因数μ=0.15。如图示。现给物块一个水平向右的瞬时冲量，使物块获得v0 =6m/s的水平初速度。物块与挡板碰撞时间极短且无能量损失。求： ⑴小车获得的最终速度； ⑵物块相对小车滑行的路程； ⑶物块与两挡板最多碰撞了多少次； ⑷物块最终停在小车上的位置。 7．一木块置于光滑水平地面上，一子弹以初速v0射入静止的木块，子弹的质量为m，打入木块的深度为d，木块向前移动S后以速度v与子弹一起匀速运动，此过程中转化为内能的能量为 A． B. C. D. 参考答案 金属块在板上滑动过程中，统动量守恒。金属块最终停在什么位置要进行判断。假设金属块最终停在A上。三者有相同速度v，相对位移为x，则有 解得：，因此假定不合理，金属块一定会滑上B。 设x为金属块相对B的位移，v1、v2表示A、B最后的速度，v0′为金属块离开A滑上B瞬间的速度。有：在A上 全过程 联立解得： ∴ *解中，整个物理过程可分为金属块分别在A、B上滑动两个子过程，对应的子系统为整体和金属块与B。可分开列式，也可采用子过程→全过程列式，实际上是整体→部分隔离法的一种变化。 2．⑴A恰未滑离B板，则A达B最左端时具有相同速度v，有