子弹打木块问题
子弹打木块问题

第六章机械能第七节子弹打木块问题【学习要求】1、知道子弹打木块模型的特点及解决问题所用的主要规律;2、理解子弹打木块问题中的主要功能关系和能量转化关系,弄清摩擦产生热量的计算方法;3、能利用子弹打木块模型灵活解决物理问题;【学习过程】一、知识要点:(一)子弹打木块模型:一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量m的子弹以初速度v0水平飞来打进木块,设相互作用力为F f,设木块的对地位移为S木,子弹的位移为S子,子弹相对木块的位移为S相;子弹射出木块时的速度为V子,木块的速度为V木。
(二)主要规律1、系统动量守恒守恒:;2、功能关系及能量的转化和守恒(1)摩擦力(或木块)对子弹做功等于的动能变化:;(2)摩擦力(或子弹)对木块做功等于的动能变化:;(3)子弹减少的机械能等于和;(4)摩擦产生的热量Q等于和的乘积,即Q= ;从能量转化的角度来讲,也等于,即Q= ;二、典型问题引路(一)子弹打木块模型的求解例1、木板M放在光滑水平面上,子弹m以初速度V0射入木板,最终与木板一起运动,两者间动摩擦因数恒定,即F=μmg(μ为常数),求:(1)子弹与木板相对静止时的速度;(2)子弹在木板上滑行的时间;(3)木板和子弹的位移(4)在整个过程中系统增加的内能;(5)为使子弹不从木板上掉下,木板至少多长?例2、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,射出时子弹速度为v,求(1)子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。
(2)子弹的位移例3、一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块,设子弹对木块的阻力恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是()A、木块获得的动能增大B、子弹损失的动能变大C、子弹穿过木块的时间变短D、木块的位移变小【方法总结】【误区提示】(二)子弹打木块模型的变形使用例4、光滑水平面上,木板M静止在光滑水平面上,木块m以V0向右滑上木板,令木块不会从木板上掉下来,两者间动摩擦因数为μ,求①从m放上M至相对静止,m发生的位移;②系统增加的内能;③木板至少多长?例5、如图所示,在光滑水平面上,静止着质量为2m的滑块,其上表面是一段半径为R的光滑圆弧,且其底端水平面面相切,在滑块右端的A点静止一个质量为m的小球,现有一颗质量为m的子弹,以水平初速度0455gRv 射入并停留在球体中。
子弹打木块问题

资料P10资料P10-3 P10 资料P11资料P11-5 P11
总结:子弹打木块问题的规律? 总结:子弹打木块问题的规律?
“子弹打木块”类问题的几条重要规律: 子弹打木块”类问题的几条重要规律: 子弹打木块 重要规律 1、两物体加速度大小与质量成反比,方向 两物体加速度大小与质量成反比, 相反。 相反。 2、“子弹”射入“木块”的深度,就是这段时 子弹”射入“木块”的深度, 间内两者相对位移的大小。 间内两者相对位移的大小。 3、子弹击穿木块时,两者速度不相等;子 子弹击穿木块时,两者速度不相等; 弹未击穿木块时,两者速度相等. 弹未击穿木块时,两者速度相等.
资料P2资料P2-例1 P2 资料P5资料P5-例5 P5
解题关键点小结: 解题关键点小结: 1、过程复杂的问题,做好过程分析,画好过 、过程复杂的问题,做好过程分析, 程示意图很有帮助。 程示意图例2 P3
4、系统的动量守恒,机械能不守恒。可应 系统的动量守恒,机械能不守恒。 用动能定理分别对子弹、木块列式, 用动能定理分别对子弹、木块列式,也可应 用动能关系对系统列式。 用动能关系对系统列式。 5、对系统的功能关系是:滑动摩擦力对系统 对系统的功能关系是: 做的功( =-fd, 为子弹击入木块的深度) 做的功(W =-fd,d为子弹击入木块的深度) 等于系统动能的变化( 等于系统动能的变化(ΔEk = Ek2-Ek1).
子弹打木块专题例题

例2、 如图所示,质量为M =2kg的小车放在光滑水平面上, 在小车右端放一质量为m=1kg 的物块。两者间的动摩擦因数为 μ=0.1,使物块以v1=0.4m/s 的水平速度向左运动,同时使小车 以v2=0.8m/s 的初速度水平向右运动, (取g= 10m/s2)求: (1)物块和小车相对静止时,物块和小车的速度大小和方向 (2)为使物块不从小车上滑下,小车的长度L至少多大?
f1 A
f2
L
v0
B
v0 4m v 1 3 M
B
A
v0 /3
V
S2
L
例4、如图所示,质量为M的小车左端放一质量为m 的物体 .物体与小车之间的摩擦系数为 μ,现在小车与物 体以速度v0在水平光滑地面上一起向右匀速运动 .当小车 与竖直墙壁发生弹性碰撞后,物体在小车上向右滑移一 段距离后一起向左运动,求物体在小车上滑移的最大距 离. 解:小车碰墙后速度反向,由动量守恒定律 v0 m (M+m)V= (M-m)v0 最后速度为V,由能量守恒定律
子弹打木块专题
例1、 子弹以一定的初速度射入放在光滑水平面 上的木块中,并共同运动下列说法中正确的是:
( ACD)
A、子弹克服阻力做的功等于木块动能的增加与摩
擦生的热的总和
B、木块对子弹做功的绝对值等于子弹对木块做的功
C、木块对子弹的冲量大小等于子弹对木块的冲量
D、系统损失的机械能等于子弹损失的动能和子弹
8 24 2 24 8 24 v 2 1 V1 5 5 20 由于v1 必是正数,故合理的解是
8 24 V1 0.155m / s 20
2 24 v1 1.38m / s 5
子弹击木块类问题

作业: 作业:
质量为m 的小球从光滑的半径为R 的半圆槽顶 由静止滑下,如图所示. 设槽与桌面无摩擦, 部A由静止滑下,如图所示. 设槽与桌面无摩擦, 则:
A. B. C. D. 小球不可能滑到右边最高点B ; 小球到达槽底时的动能小于mgR ; 小球升到最大高度时, 小球升到最大高度时, 槽速度为零 ; 若球与槽有摩擦,则系统水平方向动量不守恒。 若球与槽有摩擦,则系统水平方向动量不守恒。
M
解:本题所设置的物理情景看似与演变不同,但若把小木块看作 本题所设置的物理情景看似与演变不同, 子弹,长木板看作木块,其受力和运动情况与演变完全相同, 子弹,长木板看作木块,其受力和运动情况与演变完全相同, 不难得出: 不难得出:
l=Leabharlann 2 µ( M + m) g
2 Mv0
MV0 t= µ ( M + m) g
专题六: 专题六: 动量守恒定律 ——子弹击木块问题 子弹击木块问题
“子弹击木块类”问题 子弹击木块类” 子弹击木块类
一、模型建立
(1)动力学规律: )动力学规律: 结论:子弹与木块受到大小相等、方向相反的一对恒力作用, 结论:子弹与木块受到大小相等、方向相反的一对恒力作用, 故两者的加速度大小与其质量成反比,方向相反。 故两者的加速度大小与其质量成反比,方向相反。
− ft = mv − mv0
Mmv0 t= ( M + m) f
演变2 若子弹在木块中刚好“ 演变2:若子弹在木块中刚好“停”时,木块运动距离为s,子弹射入 木块运动距离为s 木块的深度为d 木块的深度为d,则: >、=或 d s(填>、=或<)
1 2 对木块: 解:对木块: fs = Mv 2 1 1 2 对系统: 对系统: fd = mv 0 − ( M + m)v 2 2 2
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
子弹木块弹簧类问题

燕大附中高二物理3-5第十六章动量守恒定律主备人:刘丽杰同备人:夏庆和、王睿2014.3.30拼搏改变命运,励志照亮人生一、“子弹打木块”模型1、子弹质量为m,以速度v0水平打穿质量为M,厚为d的放在光滑水平面上的木块,子弹的速度变为v,求此过程系统损失的机械能。
2、如图所示,质量为M的木块放在光滑水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。
已知当子弹相对木块静止时木块前进的距离为L,若木块对子弹的阻力f视为恒定,求子弹进入木块深度s3、矩形滑块由不同材料的上下两层粘结在一起组成,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,若射击上层,则子弹恰好不射出;若射击下层,则子弹整个儿恰好嵌入,则上述两种情况相比较()A. 两次子弹对滑块做的功一样多;B. 两次滑块所受冲量一样大;C. 子弹嵌入下层过程中,系统产生的热量较多D. 子弹击中上层过程中,系统产生的热量较多4、如图所示,质量为M=0.60kg的小砂箱,被长L=1.6m的细线悬于空中某点,现从左向右用弹簧枪向砂箱水平发射质量m=0.20kg,速度v0=20m/s的弹丸,假设砂箱每次在最低点时,就恰好有一颗弹丸射入砂箱,并留在其中(g=10m/s2,不计空气阻力,弹丸与砂箱的相互作用时间极短)则:第一颗弹丸射入砂箱后,砂箱能否做完整的圆周运动?计算并说明理由。
5、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。
二、弹簧和物块1、两物体的质量m1=2m2, 两物体与水平面的摩擦因数为μ2 = 2μ1,当烧断细线后,弹簧恢复到原长时,两物体脱离弹簧时速度均不为零,两物体原来静止,则( )A. 两物体在脱离弹簧时速率最大B. 两物体在刚脱离弹簧时速率之比v1:v2=1:2C. 两物体的速率同时达到最大值D. 两物体在离开弹簧后同时达到静止2、如图所示,质量为m B的滑块B,连接一根轻质弹簧,原来静止在光滑水平面上.质量为m A的滑块A,以水平速度v0滑向滑块B,并压缩弹簧,在这一过程中,以下说法中正确的是( )A.任意时刻系统的总动量都等于m A v0;B.任意时刻系统的总动能都等于1/2m A v02;C.任意时刻系统的总机械能都等于1/2m A v02;D.当弹簧的弹性势能最大时,滑块A和B的速度相等3、一轻质弹簧,两端连接两滑块A和B,已知m A=0.99kg, m B=3kg,放在光滑水平桌面上,开始时弹簧处于原长。
子弹打木块模型全解

合外力为零,一般都会运用到动量守恒定律。 合外力不为零,不可用动量守恒定律。
小结
2、涉及相对位移——有机械能向内能转化,一般都可运用
E Q f S相
3、涉及绝对位移(即物体对地面的位移)——可运用动能定理。
4、涉及时间——可对单个物体运用动量定理
5、受力分析,物体受恒力——物体做匀变速运动,可用动力学 规律求解。 (受力分析——→求合外力——→求加速度——→求速度、位 移、时间等等)
v0
解:( 1)由动量守恒定律 mv0 =(M+m)V V=6m/s 系统增加的内能等于系统减少的动能 Q = fd=1/2×mv02 -1/2× (M+m)V2 =900-1/2×36=882J
( 2)设以400m/s射入时,仍不能打穿,射入深度为d ′
由动量守恒定律 mV0 = (M+m)V′ Q′= fd′=1/2×mv0′2 -1/2× (M+m)V′2
mv1=(m+M)VB
v0
f b= 1/2×mv12 - 1/2× (m+M)VB2
= 1/2×mv12 ×M/ (m+M)
v0
∴a / b= v02 / v12 =(M+m) / m
A A
V
VB B
题 2.如图质量为 M 的木板 B 静止在光滑的水平面上,一质量为 m 的
长度可忽略的小木块 A 以速度 v0 水平地沿木板的表面滑行,已知小木块与
相对位移大小的乘积来计算。 Q=fΔs,Δs为两
物体相对滑行的路程.
[变化 2]若不固定木块时,子弹穿透木块后的速度为 v0 ,现
3
固定木块,其它条件相同,则子弹穿过木块时的速度为多少?
动量守恒定律-子弹打木块--弹簧-板块-三模型

一、 子弹大木块【例2】如图所示,质量为M 的木块固定在光滑的水平面上,有一质量为m 的子弹以初速度v 0水平射向木块,并能射穿,设木块的厚度为d ,木块给子弹的平均阻力恒为f .若木块可以在光滑的水平面上自由滑动,子弹以同样的初速度水平射向静止的木块,假设木块给子弹的阻力与前一情况一样,试问在此情况下要射穿该木块,子弹的初动能应满足什么条件?【解析】若木块在光滑水平面上能自由滑动,此时子弹若能恰好打穿木块,那么子弹穿出木块时(子弹看为质点),子弹和木块具有相同的速度,把此时的速度记为v ,把子弹和木块当做一个系统,在它们作用前后系统的动量守恒,即mv 0=(m +M )v 对系统应用动能定理得fd =12mv 20-12(M +m )v 2由上面两式消去v 可得 fd =12mv 20-12(m +M )(mv 0m +M )2整理得12mv 20=m +M M fd即12mv 20=(1+m M)fd 据上式可知,E 0=12mv 20就是子弹恰好打穿木块所必须具有的初动能,也就是说,子弹恰能打穿木块所必须具有的初动能与子弹受到的平均阻力f 和木块的厚度d (或者说与f ·d )有关,还跟两者质量的比值有关,在上述情况下要使子弹打穿木块,则子弹具有的初动能E 0必须大于(1+mM)f ·d .72、如图所示,静止在光滑水平面上的木块,质量为、长度为。
—颗质量为的子弹从木块的左端打进。
设子弹在打穿木块的过程中受到大小恒为的阻力,要使子弹刚好从木块的右端打出,则子弹的初速度应等于多大?涉及子弹打木块的临界问题分析:取子弹和木块为研究对象,它们所受到的合外力等于零,故总动量守恒。
由动量守恒定律得:①要使子弹刚好从木块右端打出,则必须满足如下的临界条件:②根据功能关系得:③解以上三式得:二、 板块1、 如图1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0v 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,求系统机械能转化成内能的量Q 。
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子弹打木块类问题子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。
作为一个典型,它的特点是:子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木块中跟木块共同运动。
下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。
【例1】 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:2221Mv s f =⋅ ……② ①、②相减得:()()2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=⋅ ……③ 点评:这个式子的物理意义是: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)。
由上式不难求得平均阻力的大小:()dm 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:d mM m s +=2 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。
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 mM 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。
做这类题目时一定要画好示意图,把各种数量关系和速度符号标在图上,以免列方程时带错数据。
练习1、质量为M 的木块静止在光滑水平面上,有一质量为m 的子弹以水平速度v 0 射入并留在其中,若子弹受到的阻力恒为f ,问:①子弹在木块中前进的距离L 为多大?②木块相对地面的位移是多少?③子弹和木块的相互作用时间是多少?解:系统动量守恒,有:v m M mv )(0+= ∴mM mv v +=0 ①系统能量守恒,损失的机械能转化为内能,有:220)(2121v m M mv fL +-= ∴f m M Mmv L )(220+= ②对木块,由动能定理有:221Mv fs = ∴木块的位移fm M v Mm s 2202)(2+= ③对木块,由动量定理有:Mv ft = ∴作用时间fm M Mmv t )(0+= 2、质量为M 的木块静止在光滑水平面上,有一质量为m 的子弹以水平速度v 0 射入并以水平速度v 射出,若子弹受到的阻力恒为f ,问:①木块的厚度d 为多大?②木块相对地面的位移是多少?③子弹和木块的相互作用时间是多少?解:系统动量守恒,有:M Mv mv mv +=0 ∴Mv v m v M )(0-= ①系统能量守恒,损失的机械能转化为内能,有:2220212121M Mv mv mv fd --= ∴Mf v v m f v v m d 2)(2)(202220---= ②对木块,由动能定理有:221M Mv fs = ∴木块的位移Mf v v m s 2)(202-= ③对木块,由动量定理有:M Mv ft = ∴作用时间fv v m t )(0-= 3、质量为M 、厚度为d 的木块固定在水平面上,有一质量为m 的子弹以水平速度v 0 射入并以水平速度v 射出。
现将木块放在光滑的水平面上,相同的子弹仍以水平速度v 0 射入,若子弹受到的阻力恒定,问:子弹在木块中前进的最大距离L 为多大?解:木块固定时,对子弹由动能定理有:v 0 2022121mv mv fd -=- ∴d v v m f 2)(220-= 木块未固定时,若子弹从木块中穿出,则L=d若子弹未从木块中穿出,则由系统动量守恒,有:20)(v m M mv +=系统能量守恒,损失的机械能转化为内能,有:2220)(2121v m M mv fL +-= ∴))((22020v v m M d Mv L -+= 4、有一质量为m 的小物体,以水平速度v 0 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,求木块的长度L 至少为多大,小物体才不会离开长木板?解:小物体不离开木板,即两者最终相对静止。
由系统动量守恒,有:v m M mv )(0+= ∴mM mv v +=0 小物体与木板间摩擦力为mg f μ=,由系统能量守恒,损失的机械能转化为内能,有:220)(2121v m M mv mgL +-=μ ∴g m M Mv L )(220+=μ 5、质量为M 的长木板B 静止在光滑水平面上,质量为m 的小滑块A (可视为质点)以水平速度v 0从长木板的一端开始在木板上滑动,到达另一端滑块刚离开木板时的速度为v 0/3,若把此木板固定在水平桌面上,其它条件相同,求:滑块离开木板时的速度。
解:木板不固定时,系统动量守恒,有:Mv mv mv +=300 ∴木板的速度Mmv v 320= 系统能量守恒,损失的机械能转化为内能,有:2202021)3(2121Mv v m mv fL --= ∴)2(9220M m L mv f -= 将木块固定时,对A 由动能定理有:202'2121mv mv fL -=- ∴M m v v 4130'+= 6、光滑水平面上静置厚度不同的木块A 与B ,质量均为M 。
质量为m 的子弹具有这样的水平速度:它击中可自由滑动的木块A 后,正好能射穿它。
现A 固定,子弹以上述速度穿过A 后,恰好还能射穿可自由滑动的B ,两木块与子弹的作用力相同。
求两木块厚度之比。
解:设A 木块厚度为a ,B 木块厚度为b ,子弹初速度是v 0,射穿自由滑动的A 后速度为v ,正好能射穿说明两者速度相等。
由动量守恒,有: v m M mv )(0+= 系统能量守恒,有:)(2)(212120220m M Mmv v m M mv fa +=+-= 子弹射穿固定的A 后速度为v 1,射穿B 后速度为v B ,子弹射穿A 后,对子弹由动能定理有:20212121mv mv fa -=- ∴可求得m M m v v +=01 之后子弹在射穿B 时,有: B v m M mv )(1+= 系统能量守恒,有:)(2)(212121221m M Mmv v m M mv fb B +=+-= ∴ mm M v v b a +==2120 7、如图所示,长为l 质量为m 1的木板A 置于光滑水平面上,左端放一质量为m 2的物体B.物体与木板之间的动摩擦因数为μ,现在A 与B 以速度v 0在水平光滑地面上一起向右匀速运动.当A 与竖直墙壁发生弹性碰撞后,要使物体一直不从木板上掉下来,v 0必须满足什么条件?解:木板碰墙后速度反向,由动量守恒定律(向左为正向):v m m v m m )()(21021+=-讨论:(1)若m 1 > m 2 最后以共同速度为v 向左运动,由能量守恒定律:2212021)(21)(21v m m v m m +-+≤gl m 2μ ∴ 0v ≤1212)(m gl m m +μ (2)若m 1 = m 2 碰后系统的总动量为0,最后都静止在水平面上,由能量守恒定律:2021)(21v m m +≤gl m 2μ ∴ 0v ≤gl m m gl m μμ=+)(2212 (3)若m 1 < m 2 木板能与墙多次碰撞, 每次碰后的总动量都向右,最后木板静止在靠近墙壁处,B 静止在A 右侧.由能量守恒定律:2021)(21v m m +≤gl m 2μ ∴ 0v ≤)(2212m m gl m +μ 8、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v 0水平向右射穿木块后速度为v 0 /2。
设木块对子弹的阻力恒定。
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<v 0水平向右运动,则子弹的最终速度是多少?解:(1)设子弹穿过木块后木块获得的速度是V ,由系统动量守恒得:mV v mmv 2200+= 系统能量守恒,有:22020221)2(2121mV v m mv fL ⋅--= 对木块,由动能定理:2221mV s f ⋅=⋅ 解得:木块的速度V=v 0/4 木块的位移: S=L/5(2)在此过程中,由于木块受到传送带的作用力,所以系统动量不守恒。
假设子弹穿过木块,以子弹为研究对象: 由动量定理得: ft mv mv -=-0 由动能定理得:2022121)(mv mv L ut f -=+- 解以上两式,得:202085)(v u v u v --±= 当20)(u v ->2085v ,即u <0)4101(v -时, 202085)(v u v u v --+= 当20)(u v -<2085v 时,方程无解,表明子弹不能穿出木块。
即u >0)4101(v -时,u v = 9、如图所示,A 、B 是静止在水平地面上完全相同的两块长木板。
A 的左端和B 的右端相接触。
两板的质量皆为M=2.0kg ,长度皆为l=1.0m,C 是一质量为m=1.0kg 的木块.现给它一初速度v 0 =2.0m/s ,使它从B 板的左端开始向右动.已知地面是光滑的,而C 与A 、B 之间的动摩擦因数皆为μ=0.10.求最后A 、B 、C 各以多大的速度做匀速运动.取重力加速度g=10m/s 2.解:先假设小物块C 在木板B 上移动距离 x 后,停在B 上.这时A 、B 、C 三者的速度相等,设为V .由动量守恒得:V M m mv )2(0+=由能量守恒得:220)2(2121V M m mv mgx +-=μ 解得:m gM m Mv x 6.1)2(20=+=μ x 比B 板的长度l 大.这说明小物块C 不会停在B 板上,而要滑到A 板上.设C 刚滑到A 板上的速度为v 1,此时A 、B 板的速度为V 1,由动量守恒得:1102MV mv mv += 由功能关系得:2121202212121MV mv mv mgl ⋅--=μ 解得:10641±=V 56221 =v 由于v 1必是正数,故合理的解是s m V /155.010641=-= s m v /38.156221=+= 当滑到A 之后,B 即以V 1= 0.155m/s 做匀速运动.而C 是以 v 1=1.38m/s 的初速在A 上向右运动.设在A 上移动了y 距离后停止在A 上,此时C 和A 的速度为V 2,由动量守恒得: 211)(V m M mv MV +=+ ∴s m V /563.015662=+= 由功能关系得:222121)(212121V m M MV mv mgy +-+=μ ∴m y 5.0= y 比A 板的长度小,故小物块C 确实是停在A 板上.最后A 、B 、C 的速度分别为:: s m V v v C A /563.02=== s m V v B /155.01==。