2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律专题提升3子弹打木块模型和滑块-木板模型课件新人教版选择性必修第一册

第一章专题提升三子弹打木块模型和滑块—木板模型学习目标1.会分析子弹打木块模型和滑块—木板模型与碰撞。(科学思维)2.会用碰撞的相关知识解决实际问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升探究点一子弹打木块模型知识归纳子弹打木块模型的两种类型

模型图示

模型特点1.模型特点(1)子弹打木块的过程很短暂,认为该过程内力远大于外力,系统动量守恒。(2)在子弹打木块过程中摩擦生热,系统机械能不守恒,机械能向内能转化。2.两种类型(1)子弹嵌入木块中,两者速度相等,机械能损失最多(完全非弹性碰撞)①动量守恒mv0=(m+m0)v②机械能损失(摩擦生热),其中d为子弹射入木块的深度。(2)子弹穿出木块①动量守恒mv0=mv1+m0v2②机械能的损失(摩擦生热),其中L为木块的长度,注意d≤L典例剖析【例题1】

(2024湖南长沙一中高二期末)如图所示,一质量为m'、厚度为L的木块,静止在光滑的水平地面上,一颗质量为m的子弹,以v0的速度射向木块。如果将子弹与木块相互作用力大小F视为恒力。求:(1)如果子弹没有打穿木块,系统产生的热量是多少?(2)要使子弹能打穿木块,则子弹的初速度至少多大?解析

(1)在光滑的水平地面上,系统所受合外力为0,动量守恒。如果子弹没有打穿木块,则最终木块与子弹具有共同速度,设为v,根据动量守恒定律有mv0=(m'+m)v(2)要使子弹能打穿木块,则子弹恰好到达木块右端与木块具有共同速度v'时对应子弹的初速度最小,设为vmin,根据动量守恒定律有mvmin=(m'+m)v'方法技巧

基本思路点拨(1)明确研究对象,对单个物体,宜选用牛顿运动定律、动量定理和动能定理。对多个物体组成的系统,优先考虑两个守恒定律,明确物体之间的联系。(2)明确研究过程,对多个过程进行合理划分,明确每个子过程遵循的规律及相邻子过程之间的联系;也可把其看作一个整体应用能量和动量规律。获取有效信息

对点演练1.(2024山东东营一中高二期末)如图所示,质量为m'的木块静止于光滑的水平面上,一质量为m、速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出,设木块对子弹的阻力恒为F,求:(1)子弹与木块相对静止时二者共同速度为多大;(2)射入过程中产生的内能和子弹对木块所做的功分别为多少;(3)木块至少为多长。解析

(1)子弹与木块组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得mv0=(m+m')v探究点二滑块—木板模型知识归纳滑块—木板模型的特点

模型图示

模型特点1.模型特点(1)系统的动量守恒,但机械能不守恒,摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能。(2)若滑块未从木板上滑下,当两者速度相同时,木板速度最大,相对位移最大。2.求解方法(1)求速度:根据动量守恒定律求解,研究对象为一个系统。(2)求时间:根据动量定理求解,研究对象为一个物体。(3)求系统产生的内能或相对位移:根据能量守恒定律Q=FfΔx或Q=E初-E末,研究对象为一个系统典例剖析【例题2】

(2024安徽合肥一中高三期末)如图所示,B是放在光滑的水平面上质量为3m的一块木板,物块A(可看成质点)质量为m,与木板间的动摩擦因数为μ。最初木板B静止,物块A以水平初速度v0滑上木板,木板足够长。(重力加速度为g)(1)木板B的最大速度是多少?(2)物块A从刚开始运动到A、B速度刚好相等的过程中,物块A所发生的位移是多少?(3)若物块A恰好没滑离木板B,则木板至少多长?

解析

(1)由题意知,A向右减速,B向右加速,当A、B速度相等时B的速度最大。以v0的方向为正方向,根据动量守恒定律有mv0=(m+3m)v(2)A向右减速的过程,根据动能定理有(3)方法一:B向右加速过程的位移设为x2方法技巧

滑块—木板模型是通过板块之间的滑动摩擦力发生相互作用的,当系统所受合力为零时,系统的动量守恒,但机械能一般不守恒,多用能量守恒定律求解,需要注意的是,滑块若不滑离木板,意味着二者最终具有共同速度。对点演练2.如图所示,光滑水平面上一质量为m0、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁。质量为m的小滑块(可视为质点)以水平速度v0滑上木板的左端,滑到木板的右端时速度恰好为零。(1)求小滑块与木板间的摩擦力大小;(2)现小滑块以某一速度v滑上木板的左端,滑到木板的右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞,然后向左运动,刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下,试求

的值。学以致用·随堂检测全达标123451.(子弹打木块模型)(2024江苏无锡高三月考)如图所示,质量为m的子弹以水平速度v0射入放在光滑水平桌面上质量为m'的木板,子弹没有射出。此过程中木板的位移为x,子弹进入木板的深度为Δx,若将子弹在射入木板的过程中受到的阻力视为恒力,则关于x和Δx的大小关系,正确的说法是(

)A.x>Δx

B.x=ΔxC.x<Δx

D.不能确定C12345123452.(子弹打木块模型)(多选)(2024山东淄博高二月考)矩形滑块由不同材料的上、下两层黏合在一起组成,将其放在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v水平射向滑块,若射击下层,子弹刚好不射出,若射击上层,则子弹刚好能射进一半厚度,如图所示,上述两种情况相比较(

)A.子弹对滑块做的功一样多B.子弹对滑块做的功不一样多C.系统产生的热量一样多D.系统产生的热量不一样多AC12345123453.(滑块—木板模型)(2024河北衡水高二期中)如图甲所示,一木板静止于光滑水平桌面上,t=0时,物块以速度v0滑到木板上,物块与木板运动的v-t图像如图乙所示,图中t1、v0、v1已知。重力加速度大小为g。由此可求得(

)A.木板的长度B.物块与木板的质量C.物块与木板之间的动摩擦因数D.从t=0开始到t1时刻木板获得的动能C12345123454.(滑块—木板模型)(多选)(2024山东潍坊高二期中)如图所示,一质量m'=8.0kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=2.0kg的小木块A。给A和B以大小均为5.0m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板,A、B之间的动摩擦因数是0.5。则在整个过程中,下列说法正确的是(

)A.小木块A的速度减为零时,长木板B的速度大小为3.75m/sB.小木块A的速度方向一直向左,不可能为零C.小木块A与长木板B共速时速度大小为3m/s,方向向左D.长木板的长度可能为10mAD12345解析

A、B组成的系统动量守恒,取长木板运动方向为正方向,根据动量守恒定律可知m'v0-mv0=m'v1+0,解得v1=3.75

m/s,A正确;设最终速度为v2,根据动量守恒定律,得m'v0-mv0=(m'+m)v2,解得v2=3

m/s,因此A、B最终一起向右运动,且速度大小为3

m/s,B、C错误;根据能量守恒定律,有,整理得长木板的长度至少为L=8

m,因此长木板的长度可能为10

m,D