2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章動量守恒定律專題提升3子彈打木塊模型和滑塊-木板模型課件新人教版選擇性必修第一冊

第一章專題提升三子彈打木塊模型和滑塊—木板模型學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會分析子彈打木塊模型和滑塊—木板模型與碰撞。(科學(xué)思維)2.會用碰撞的相關(guān)知識解決實(shí)際問題。(科學(xué)思維)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一子彈打木塊模型知識歸納子彈打木塊模型的兩種類型

模型圖示

模型特點(diǎn)1.模型特點(diǎn)(1)子彈打木塊的過程很短暫,認(rèn)為該過程內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,系統(tǒng)動量守恒。(2)在子彈打木塊過程中摩擦生熱,系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化。2.兩種類型(1)子彈嵌入木塊中,兩者速度相等,機(jī)械能損失最多(完全非彈性碰撞)①動量守恒mv0=(m+m0)v②機(jī)械能損失(摩擦生熱),其中d為子彈射入木塊的深度。(2)子彈穿出木塊①動量守恒mv0=mv1+m0v2②機(jī)械能的損失(摩擦生熱),其中L為木塊的長度,注意d≤L典例剖析【例題1】

(2024湖南長沙一中高二期末)如圖所示,一質(zhì)量為m'、厚度為L的木塊,靜止在光滑的水平地面上,一顆質(zhì)量為m的子彈,以v0的速度射向木塊。如果將子彈與木塊相互作用力大小F視為恒力。求:(1)如果子彈沒有打穿木塊,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量是多少?(2)要使子彈能打穿木塊,則子彈的初速度至少多大?解析

(1)在光滑的水平地面上,系統(tǒng)所受合外力為0,動量守恒。如果子彈沒有打穿木塊,則最終木塊與子彈具有共同速度,設(shè)為v,根據(jù)動量守恒定律有mv0=(m'+m)v(2)要使子彈能打穿木塊,則子彈恰好到達(dá)木塊右端與木塊具有共同速度v'時(shí)對應(yīng)子彈的初速度最小,設(shè)為vmin,根據(jù)動量守恒定律有mvmin=(m'+m)v'方法技巧

基本思路點(diǎn)撥(1)明確研究對象,對單個(gè)物體,宜選用牛頓運(yùn)動定律、動量定理和動能定理。對多個(gè)物體組成的系統(tǒng),優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律,明確物體之間的聯(lián)系。(2)明確研究過程,對多個(gè)過程進(jìn)行合理劃分,明確每個(gè)子過程遵循的規(guī)律及相鄰子過程之間的聯(lián)系;也可把其看作一個(gè)整體應(yīng)用能量和動量規(guī)律。獲取有效信息

對點(diǎn)演練1.(2024山東東營一中高二期末)如圖所示,質(zhì)量為m'的木塊靜止于光滑的水平面上,一質(zhì)量為m、速度為v0的子彈水平射入木塊且未穿出,設(shè)木塊對子彈的阻力恒為F,求:(1)子彈與木塊相對靜止時(shí)二者共同速度為多大;(2)射入過程中產(chǎn)生的內(nèi)能和子彈對木塊所做的功分別為多少;(3)木塊至少為多長。解析

(1)子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒,以子彈的初速度方向?yàn)檎较?由動量守恒定律得mv0=(m+m')v探究點(diǎn)二滑塊—木板模型知識歸納滑塊—木板模型的特點(diǎn)

模型圖示

模型特點(diǎn)1.模型特點(diǎn)(1)系統(tǒng)的動量守恒,但機(jī)械能不守恒,摩擦力與兩者相對位移的乘積等于系統(tǒng)減少的機(jī)械能。(2)若滑塊未從木板上滑下,當(dāng)兩者速度相同時(shí),木板速度最大,相對位移最大。2.求解方法(1)求速度:根據(jù)動量守恒定律求解,研究對象為一個(gè)系統(tǒng)。(2)求時(shí)間:根據(jù)動量定理求解,研究對象為一個(gè)物體。(3)求系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能或相對位移:根據(jù)能量守恒定律Q=FfΔx或Q=E初-E末,研究對象為一個(gè)系統(tǒng)典例剖析【例題2】

(2024安徽合肥一中高三期末)如圖所示,B是放在光滑的水平面上質(zhì)量為3m的一塊木板,物塊A(可看成質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為m,與木板間的動摩擦因數(shù)為μ。最初木板B靜止,物塊A以水平初速度v0滑上木板,木板足夠長。(重力加速度為g)(1)木板B的最大速度是多少?(2)物塊A從剛開始運(yùn)動到A、B速度剛好相等的過程中,物塊A所發(fā)生的位移是多少?(3)若物塊A恰好沒滑離木板B,則木板至少多長?

解析

(1)由題意知,A向右減速,B向右加速,當(dāng)A、B速度相等時(shí)B的速度最大。以v0的方向?yàn)檎较?根據(jù)動量守恒定律有mv0=(m+3m)v(2)A向右減速的過程,根據(jù)動能定理有(3)方法一:B向右加速過程的位移設(shè)為x2方法技巧

滑塊—木板模型是通過板塊之間的滑動摩擦力發(fā)生相互作用的,當(dāng)系統(tǒng)所受合力為零時(shí),系統(tǒng)的動量守恒,但機(jī)械能一般不守恒,多用能量守恒定律求解,需要注意的是,滑塊若不滑離木板,意味著二者最終具有共同速度。對點(diǎn)演練2.如圖所示,光滑水平面上一質(zhì)量為m0、長為L的木板右端緊靠豎直墻壁。質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0滑上木板的左端,滑到木板的右端時(shí)速度恰好為零。(1)求小滑塊與木板間的摩擦力大小;(2)現(xiàn)小滑塊以某一速度v滑上木板的左端,滑到木板的右端時(shí)與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞,然后向左運(yùn)動,剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下,試求

的值。學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)123451.(子彈打木塊模型)(2024江蘇無錫高三月考)如圖所示,質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射入放在光滑水平桌面上質(zhì)量為m'的木板,子彈沒有射出。此過程中木板的位移為x,子彈進(jìn)入木板的深度為Δx,若將子彈在射入木板的過程中受到的阻力視為恒力,則關(guān)于x和Δx的大小關(guān)系,正確的說法是(

)A.x>Δx

B.x=ΔxC.x<Δx

D.不能確定C12345123452.(子彈打木塊模型)(多選)(2024山東淄博高二月考)矩形滑塊由不同材料的上、下兩層黏合在一起組成,將其放在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊,若射擊下層,子彈剛好不射出,若射擊上層,則子彈剛好能射進(jìn)一半厚度,如圖所示,上述兩種情況相比較(

)A.子彈對滑塊做的功一樣多B.子彈對滑塊做的功不一樣多C.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量不一樣多AC12345123453.(滑塊—木板模型)(2024河北衡水高二期中)如圖甲所示,一木板靜止于光滑水平桌面上,t=0時(shí),物塊以速度v0滑到木板上,物塊與木板運(yùn)動的v-t圖像如圖乙所示,圖中t1、v0、v1已知。重力加速度大小為g。由此可求得(

)A.木板的長度B.物塊與木板的質(zhì)量C.物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)D.從t=0開始到t1時(shí)刻木板獲得的動能C12345123454.(滑塊—木板模型)(多選)(2024山東濰坊高二期中)如圖所示,一質(zhì)量m'=8.0kg的長方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一個(gè)質(zhì)量m=2.0kg的小木塊A。給A和B以大小均為5.0m/s、方向相反的初速度,使A開始向左運(yùn)動,B開始向右運(yùn)動,A始終沒有滑離B板,A、B之間的動摩擦因數(shù)是0.5。則在整個(gè)過程中,下列說法正確的是(

)A.小木塊A的速度減為零時(shí),長木板B的速度大小為3.75m/sB.小木塊A的速度方向一直向左,不可能為零C.小木塊A與長木板B共速時(shí)速度大小為3m/s,方向向左D.長木板的長度可能為10mAD12345解析

A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,取長木板運(yùn)動方向?yàn)檎较?根據(jù)動量守恒定律可知m'v0-mv0=m'v1+0,解得v1=3.75

m/s,A正確;設(shè)最終速度為v2,根據(jù)動量守恒定律,得m'v0-mv0=(m'+m)v2,解得v2=3

m/s,因此A、B最終一起向右運(yùn)動,且速度大小為3

m/s,B、C錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律,有,整理得長木板的長度至少為L=8

m,因此長木板的長度可能為10

m,D