“子彈打木塊”模型中三個(gè)值得注意的問題

王明勝

“子彈打木塊”模型是高中物理中常見的物理模型之一，解決這類問題常常需要綜合運(yùn)用動(dòng)量守恒、動(dòng)能定理、能量守恒。而通過畫圖分析物理過程，記住一些有用的推論可提高解題效率。在教學(xué)過程中筆者認(rèn)為下面三個(gè)問題值得注意。

一、運(yùn)動(dòng)過程示意圖

【例1】一質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的子彈以速度v0射入木塊，最終相對(duì)木塊靜止。求子彈相對(duì)木塊的位移。

圖1分析：個(gè)別教師為了讓學(xué)生能清晰地看出各物理量之間的關(guān)系，畫出了如圖1所示的示意圖。這個(gè)圖是錯(cuò)誤的。分析如下：

設(shè)子彈與木塊之間的相互作用力為f，子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)速度為v，此時(shí)子彈的位移為s1，木塊的位移為s2，子彈相對(duì)木塊的位移為s，則：

二、推論“摩擦力與相對(duì)位移的乘積等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失”

三、“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加，即Ek1+Ek2≥E′k1+E′k2”這一結(jié)論

很明顯，系統(tǒng)碰后動(dòng)能大于碰前動(dòng)能。許多學(xué)生在考場(chǎng)上由于受“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論的影響，認(rèn)為自己的解答有問題，重新進(jìn)行審題，浪費(fèi)了時(shí)間，有的甚至進(jìn)行了錯(cuò)誤的解答。其實(shí)本題中，兩物體相碰的過程中系統(tǒng)動(dòng)能增加的原因是錘與樁相碰時(shí)，高溫高壓氣體的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為錘與樁的動(dòng)能了，因此系統(tǒng)的動(dòng)能增加了。由上面的例子可以看出，“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論只有在一定條件下才成立。當(dāng)兩物體相碰時(shí)，如果有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，系統(tǒng)的動(dòng)能就可能增加。因此在應(yīng)用類似的二級(jí)結(jié)論時(shí)，我們一定要注意結(jié)論產(chǎn)生的背景及其應(yīng)用條件，否則就會(huì)影響題目的解答，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤的解答。

（責(zé)任編輯 易志毅）endprint

“子彈打木塊”模型是高中物理中常見的物理模型之一，解決這類問題常常需要綜合運(yùn)用動(dòng)量守恒、動(dòng)能定理、能量守恒。而通過畫圖分析物理過程，記住一些有用的推論可提高解題效率。在教學(xué)過程中筆者認(rèn)為下面三個(gè)問題值得注意。

一、運(yùn)動(dòng)過程示意圖

【例1】一質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的子彈以速度v0射入木塊，最終相對(duì)木塊靜止。求子彈相對(duì)木塊的位移。

圖1分析：個(gè)別教師為了讓學(xué)生能清晰地看出各物理量之間的關(guān)系，畫出了如圖1所示的示意圖。這個(gè)圖是錯(cuò)誤的。分析如下：

設(shè)子彈與木塊之間的相互作用力為f，子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)速度為v，此時(shí)子彈的位移為s1，木塊的位移為s2，子彈相對(duì)木塊的位移為s，則：

二、推論“摩擦力與相對(duì)位移的乘積等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失”

三、“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加，即Ek1+Ek2≥E′k1+E′k2”這一結(jié)論

很明顯，系統(tǒng)碰后動(dòng)能大于碰前動(dòng)能。許多學(xué)生在考場(chǎng)上由于受“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論的影響，認(rèn)為自己的解答有問題，重新進(jìn)行審題，浪費(fèi)了時(shí)間，有的甚至進(jìn)行了錯(cuò)誤的解答。其實(shí)本題中，兩物體相碰的過程中系統(tǒng)動(dòng)能增加的原因是錘與樁相碰時(shí)，高溫高壓氣體的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為錘與樁的動(dòng)能了，因此系統(tǒng)的動(dòng)能增加了。由上面的例子可以看出，“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論只有在一定條件下才成立。當(dāng)兩物體相碰時(shí)，如果有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，系統(tǒng)的動(dòng)能就可能增加。因此在應(yīng)用類似的二級(jí)結(jié)論時(shí)，我們一定要注意結(jié)論產(chǎn)生的背景及其應(yīng)用條件，否則就會(huì)影響題目的解答，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤的解答。

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“子彈打木塊”模型是高中物理中常見的物理模型之一，解決這類問題常常需要綜合運(yùn)用動(dòng)量守恒、動(dòng)能定理、能量守恒。而通過畫圖分析物理過程，記住一些有用的推論可提高解題效率。在教學(xué)過程中筆者認(rèn)為下面三個(gè)問題值得注意。

一、運(yùn)動(dòng)過程示意圖

【例1】一質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的子彈以速度v0射入木塊，最終相對(duì)木塊靜止。求子彈相對(duì)木塊的位移。

圖1分析：個(gè)別教師為了讓學(xué)生能清晰地看出各物理量之間的關(guān)系，畫出了如圖1所示的示意圖。這個(gè)圖是錯(cuò)誤的。分析如下：

設(shè)子彈與木塊之間的相互作用力為f，子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)速度為v，此時(shí)子彈的位移為s1，木塊的位移為s2，子彈相對(duì)木塊的位移為s，則：

二、推論“摩擦力與相對(duì)位移的乘積等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失”

三、“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加，即Ek1+Ek2≥E′k1+E′k2”這一結(jié)論

很明顯，系統(tǒng)碰后動(dòng)能大于碰前動(dòng)能。許多學(xué)生在考場(chǎng)上由于受“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論的影響，認(rèn)為自己的解答有問題，重新進(jìn)行審題，浪費(fèi)了時(shí)間，有的甚至進(jìn)行了錯(cuò)誤的解答。其實(shí)本題中，兩物體相碰的過程中系統(tǒng)動(dòng)能增加的原因是錘與樁相碰時(shí)，高溫高壓氣體的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為錘與樁的動(dòng)能了，因此系統(tǒng)的動(dòng)能增加了。由上面的例子可以看出，“在兩物體相碰的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能不能增加”這一結(jié)論只有在一定條件下才成立。當(dāng)兩物體相碰時(shí)，如果有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，系統(tǒng)的動(dòng)能就可能增加。因此在應(yīng)用類似的二級(jí)結(jié)論時(shí)，我們一定要注意結(jié)論產(chǎn)生的背景及其應(yīng)用條件，否則就會(huì)影響題目的解答，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤的解答。

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