《摩擦力综合应用——“子弹打木块”模型2008、12、21.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《摩擦力综合应用——“子弹打木块”模型2008、12、21.ppt（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、江西省兴国县第三中学丘欣成 刘立平 魏兆城2008年12月一、知识联系 1、摩擦力是高中力学三类常见的力之一，是受力摩擦力是高中力学三类常见的力之一，是受力分析的基础，是力学的基础，非常重要。在教学中分析的基础，是力学的基础，非常重要。在教学中应引导学生充分运用已知的物理知识和方法规律进应引导学生充分运用已知的物理知识和方法规律进行分析和探索，充分了解摩擦力在力学运用中的作行分析和探索，充分了解摩擦力在力学运用中的作用和地位，使学生在实践中亲自体验物理问题处理用和地位，使学生在实践中亲自体验物理问题处理的思维方法。的思维方法。2、“子弹打木块模型子弹打木块模型（包括板块模型）（包括板块模型）”
2、是两物是两物体在一对相互作用的摩擦力作用下的运动，并通过体在一对相互作用的摩擦力作用下的运动，并通过摩擦力做功实现不同形式能量之间的转化因此，摩擦力做功实现不同形式能量之间的转化因此，“子弹打木块子弹打木块”的模型可以拓展到能量转换及动量的模型可以拓展到能量转换及动量转换的层面上全面考虑，成为高考考查的一个经典转换的层面上全面考虑，成为高考考查的一个经典模型。所以在模型。所以在“子弹打木块子弹打木块”的模型分析处理中可的模型分析处理中可以对摩擦力的理解更加丰富、深刻。以对摩擦力的理解更加丰富、深刻。二、综合分析与应用1、动力学特征：、动力学特征：子弹射入木块后子弹射入木块后,子弹子弹m受木块受
3、木块M的摩擦阻力做匀减速运动的摩擦阻力做匀减速运动,木块受子弹的木块受子弹的摩擦动力而从静止开始做匀加速运动摩擦动力而从静止开始做匀加速运动,经一段时间经一段时间t,两者达到相同的速度两者达到相同的速度v处于处于相对静止相对静止,m就不至于从就不至于从M中穿出中穿出,在此过程中在此过程中,子弹在木块中进入的深度子弹在木块中进入的深度d即为即为木块的最短长度木块的最短长度,此后此后,m和和M以共同速度以共同速度v一起做匀速直线运动一起做匀速直线运动.由牛顿第二定律和运动学公式：对m：-f=ma1 对M：f=Ma2所以：d=s1-s2小结：摩擦力对小结：摩擦力对m、M分别是合力，提供加速度。分别是
4、合力，提供加速度。2 2运动学特征运动学特征 “子弹子弹”穿过穿过“木块木块”可看可看作为两个做匀速直线运动的作为两个做匀速直线运动的物体间的追及问题，或说是物体间的追及问题，或说是一个相对运动问题。在一段一个相对运动问题。在一段时间内时间内“子弹子弹”射入射入“木块木块”的深度，就是这段时间内的深度，就是这段时间内两者相对位移的大小。两者相对位移的大小。ABCt0 两者间的相两者间的相对位移对位移木块的长木块的长度度甲 2 2动量变化特征动量变化特征 摩擦力对摩擦力对“子弹子弹”的冲量使的冲量使“子弹子弹”动量减小；摩擦力对动量减小；摩擦力对“木块木块”的冲的冲量使量使“木块木块”动量增加，
5、此时摩擦力是一对相互作用力，并且作用时间相等，动量增加，此时摩擦力是一对相互作用力，并且作用时间相等，系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律。系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律。3 3能量变化特征能量变化特征 由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：摩擦力对由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：摩擦力对“子弹子弹”做的功量度做的功量度“子弹子弹”动能的变化；摩擦力对动能的变化；摩擦力对“木块木块”做的功量度做的功量度“木木块块”动能的变化。子弹克服摩擦力做功，减少的动能分为两部分，一部分以动能的变化。子弹克服摩擦力做功，减少的动能分为两部分，一部分以动能的形式不变
6、，通过摩擦力做功转移给了木块；另一部分动能的形式变化，动能的形式不变，通过摩擦力做功转移给了木块；另一部分动能的形式变化，通过摩擦力做功，转变为系统的内能。摩擦力对系统做功等于摩擦力的大小通过摩擦力做功，转变为系统的内能。摩擦力对系统做功等于摩擦力的大小与两物体相对位移大小的乘积来计算，即系统的内能的增量。与两物体相对位移大小的乘积来计算，即系统的内能的增量。v 设子弹打击木块设子弹与木块间的作用力为设子弹打击木块设子弹与木块间的作用力为f以子弹为研究对象，从开始打击至达到共同以子弹为研究对象，从开始打击至达到共同速度的过程中，根据动能定理：速度的过程中，根据动能定理：以木块为研究对象，从开始
7、打击至达到共同以木块为研究对象，从开始打击至达到共同速度的过程中，根据动能定理：速度的过程中，根据动能定理：且由图示可知：且由图示可知：d-把把（）（）可得可得 把把式代入可得式代入可得S1S2td子子弹弹打打木木块块模模型型分分析析解解解解:能量转化和守恒能量转化和守恒题所设置情景看似与题题所设置情景看似与题1 1不同不同,我们称之为我们称之为“板块模型板块模型”，但本质上就是子，但本质上就是子弹打木块模型弹打木块模型,解题方法与题解题方法与题1 1完全相同完全相同.不难得出不难得出:三、变型与拓展L例题例题2：如图质量为：如图质量为M的木板的木板B静止在光滑的水平面上，一质量为静止在光滑的
8、水平面上，一质量为m的长度可忽略的长度可忽略的小木块的小木块A以速度以速度V0水平地沿木板的表面滑行，已知小木块与木板间的动摩擦因水平地沿木板的表面滑行，已知小木块与木板间的动摩擦因数为数为,求：求：木板至少多长小木块才不会掉下来？木板至少多长小木块才不会掉下来？小木块在木板上滑行了多长时间？小木块在木板上滑行了多长时间？20042004年高考全国理综试卷（年高考全国理综试卷（）第）第2525题题一一小小圆圆盘盘静静止止在在桌桌布布上上，位位于于一一方方桌桌的的水水平平桌桌面面中中央央。桌桌布布的的一一边边与与桌桌的的AB边边重重合合，如如图图。已已知知盘盘与与桌桌布布间间的的动动摩摩擦擦因因
9、数数为为1，盘盘与与桌桌面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为2。现现突突然然以以恒恒定定的的加加速速度度 a 将将桌桌布布抽抽离离桌桌面面，加加速速度度的的方方向向水水平平且且垂垂直直于于AB边边。若若圆圆盘盘最最后后未未从从桌桌面面掉掉下下，则则加加速速度度 a 满足的条件是什么？（以满足的条件是什么？（以g表示重力加速度）表示重力加速度）ABa 设圆盘质量为设圆盘质量为m，桌长为桌长为l，盘在盘在桌布、桌面上的加速度为桌布、桌面上的加速度为a1和和a2，有有1 mg ma1 2 mg ma2 设盘离开桌布时速度为设盘离开桌布时速度为v1，移动距离移动距离为为x1，再在桌面上运动再在桌面上运
10、动x2停下，有停下，有v2 2a1x1 v2 2a2x2 盘没从桌面掉下的条件盘没从桌面掉下的条件 x1+x2l/2 设圆盘在桌布上运动时间为设圆盘在桌布上运动时间为t x a t 2/2 x1 a1t2/2 解得解得：a a1a2x1x2vxl/2，这段，这段时间桌布移动距离为时间桌布移动距离为x，有有x x1+l/2 解答解答A如图所示，一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，mM，现以地面为参照系，给A和B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。（1）若已知A和B的初速度
11、大小为v0，求它们最后的速度大小和方向（2）若初速度的大小未知，求小木块A向左运动达到的最远处（从地面上看）离出发点的距离Bv0v0（1992年物理高考试卷最后一题）年物理高考试卷最后一题）GB在本题中考核的相关知识和能力在本题中考核的相关知识和能力1.灵活运用动力学知识、摩擦力做功和能量变化的关系，考灵活运用动力学知识、摩擦力做功和能量变化的关系，考查解决综合性问题的能力查解决综合性问题的能力2.把复杂问题分解为若干个较为简单问题的能力把复杂问题分解为若干个较为简单问题的能力3.使用形象化方法（形象图、使用形象化方法（形象图、v-t图等）定性讨论物理问题的图等）定性讨论物理问题的能力能力4.
12、分析综合能力分析综合能力AGANBAfBABNABfABN地分析分析通过受力分析，我们可以得到的信息是：通过受力分析，我们可以得到的信息是：1.1.题给的物理过程是在几个恒力共同作用下完成的，题给的物理过程是在几个恒力共同作用下完成的，其中只有一对内力（其中只有一对内力（ABAB之间的摩擦力）在此过程之间的摩擦力）在此过程中做了功；其它的力不做功。中做了功；其它的力不做功。2.2.此过程中有一个物理量是守恒量，即由此过程中有一个物理量是守恒量，即由ABAB两个物两个物体组成的系统在水平方向上的总动量守恒；并且体组成的系统在水平方向上的总动量守恒；并且由题给的条件由题给的条件mMmM可知，系统在
13、水平方向上的总可知，系统在水平方向上的总动量方向向右。动量方向向右。通过对题给的物理过程的分析，我们可以得到的通过对题给的物理过程的分析，我们可以得到的信息是：信息是：1.1.小物块小物块A A相对地面向左运动有个极限，在此刻之相对地面向左运动有个极限，在此刻之后将随同木板后将随同木板B B一起向右运动。一起向右运动。2.2.A A物体先减速再加速，物体先减速再加速，B B物体在此过程中都一直是物体在此过程中都一直是在做匀减速运动，在做匀减速运动，A A的速度减小得比的速度减小得比B B的快，最后的快，最后两者达到共同速度。两者达到共同速度。方式一：用形象化的图示B BA At=ot=o时刻时
14、刻B BA A末时刻末时刻A AB Bt t1 1时刻时刻S SB1B1S SA1A1S SB2B2S SA2A2S SB B总总S SA A总总图中给出三个位移大小之间的几何关系l l L L把上述信息用形象化的方法表示出来可以有两种方式：把上述信息用形象化的方法表示出来可以有两种方式：规定向右为正方向，利用动量守恒定律有：规定向右为正方向，利用动量守恒定律有：在过程一、过程二中，对在过程一、过程二中，对A A使用动能定理有使用动能定理有在全过程中，对在全过程中，对B B使用动能定理有使用动能定理有考虑到考虑到ABAB之间的摩擦力是一对作用力与反作用力，即图中之间的摩擦力是一对作用力与反作用
15、力，即图中给出的几何关系有给出的几何关系有通过此式可解出初速度v0，代入式可求出小物块A相对地面向左的最大位移SA1方式二：利用把物理量与数学上学过的知识相联系，把物理量及物理过程形象地展示在v-t图上，采用分析与综合的的方法，获得对该物理全过程的整体把握ABaA和aB在v-t图上分别表示小物块A和木板B的速度曲线的斜率，若规定向右为正方向，则表示小物块A的速度曲线的斜率为正；表示木板B的速度曲线的斜率为负。同时，A、B的初速度的大小和方向为已知我们可以把对物块A和木板B进行分析所获得的结果表示在一幅v-t图中加以综合。tv-v0v0在这幅v-t图中我们可以获取有关物块A和木板B在运动过程中的全部信息V共共V共共tv-v0v0（1）A先向左运动，速度逐渐减小，在速度减小为0后随同B向右运动并逐渐加速，最后达到共同速度。（2）木板B在运动过程中速度一直在减小，最后以共同速度和物块A一起向右运动。（3）物块A向左运动的最大位移SA1SA1（4）获得求解问题的简洁、明晰的思路SA2SB