子彈打木塊模型教學(xué)設(shè)計教學(xué)分析遷移能力的培養(yǎng)是物理教學(xué)過程中的重要組成部分。在物理習題教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建正確的物理模型，掌握基本模型的思維方法并能合理的遷移，可以收到事半功倍的效果。子彈打木塊問題是高中物理主干知識：動量與能量相結(jié)合應(yīng)用的重要模型之一。教學(xué)目標知識與技能建立子彈打木塊模型。通過對模型的討論，加深對動量守恒定律的理解。過程與方法通過對子彈打木塊模型的分析，幫助學(xué)生對知識進行整理，綜合應(yīng)用，并能應(yīng)用所學(xué)知識處理實際問題。情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決問題的能力與意識。教學(xué)重點建立模型，幫助學(xué)生理解動量守恒定律。教學(xué)難點動量與能量的綜合應(yīng)用，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的分析處理問題的思維習慣。課時安排1課時教具準備多媒體課件教學(xué)過程復(fù)習導(dǎo)入通過前面的學(xué)習，同學(xué)們已經(jīng)知道了動量、動量守恒的相關(guān)知識，并已經(jīng)運用動量守恒定律處理過關(guān)于碰撞和反沖的一些練習，對動量守恒定律有了一些認識。這節(jié)課我們繼續(xù)來學(xué)習關(guān)于動量守恒定律的一些應(yīng)用。新課教學(xué)1.建立模型：子彈打木塊模型子彈打木塊模型是一種常見的模型，主要考查動量和能量相關(guān)知識。木塊不固定且子彈不能打穿木塊模型如圖1所示，設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊，并留在木塊中不再穿出，子彈鉆入木塊的深度為d，設(shè)子彈所受阻力恒為f。(1)子彈、木塊相對靜止時的速度v(2)子彈在木塊內(nèi)運動的時間(3)子彈、木塊發(fā)生的位移以及子彈打進木塊的深度(4)系統(tǒng)損失的機械能、系統(tǒng)增加的內(nèi)能(5)要使子彈不穿出木塊，木塊至少多長？根據(jù)動量守恒定律可得：S木dS木dS圖1對子彈用動量定理：-ft=mv共分別對子彈m和木塊M用動能定理：對m：-fS=12對M：fS木S=S木聯(lián)立③④⑤得：fd=12m等式⑥右邊為系統(tǒng)損失的機械能，左邊d為m和M之間的相對路程，fd為系統(tǒng)克服摩擦力所做的功，數(shù)值上與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等，即Q=fd=12m再聯(lián)立①可得：Q=MM+m.2.模型的應(yīng)用“子彈打木塊”模型的實質(zhì)是兩物體在一對大小相等方向相反的恒力作用下的運動，并通過做功實現(xiàn)不同形式能量之間的轉(zhuǎn)化．因此，可以從物理模型和能量轉(zhuǎn)換及動量轉(zhuǎn)換這幾個方面來拓寬“子彈打木塊”的模型．v0圖2例1.如圖2所示，一質(zhì)量為M，長為L的木板固定在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度v圖2(1)小滑塊在木板上的滑動時間(2)若木塊不固定，其他條件不變，小滑塊相對木塊靜止時距木板左端的距離。解析：(1)小滑塊所受合外力等于滑動摩擦力，設(shè)動摩擦因數(shù)為μ，有：μmgL=1-μmgt=0-mv0聯(lián)立得：t=2Lv(2)設(shè)小滑塊與木板的共同速度為v共，小滑塊距木板左端的距離為Lmv0μmgL'聯(lián)立解得：L'=評析：例1中木塊相當于模型中的子彈，長木板相當于模型中的木塊。ABC圖3例2.如圖3所示，水平光滑地面上停放著一輛小車，小車的四分之一圓弧軌道AB是光滑的，半徑為R。在最低點B與水平軌道BC相切，BC的長度是圓弧半徑的10倍，整個軌道處于同一豎直平面內(nèi)?？梢暈橘|(zhì)點的物塊從AABC圖3(1)運動過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。(2)物塊與水平軌道BC之間的動摩擦因數(shù)μ。解析：(1)系統(tǒng)水平方向動量守恒：0=M+mv解得：v共=0系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量：Q=mgR-12解得：Q=mgR④(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功：Q=μmgLBCLBC=10R聯(lián)立得：μ=0.1⑦拓展：(1)若物塊從A點正上方h高處無初速下落，恰好落入小車圓弧軌道滑動，其他條件不變，熱量Q和動摩擦因數(shù)μ各為多少？分析：水平方向動量守恒系統(tǒng)損失的機械能全部轉(zhuǎn)化為熱量(2)若在小車左側(cè)放一擋板，物塊仍由A點下滑，其他條件不變，Q和μ？分析:物塊從A運動到B過程中，水平方向動量也不守恒，經(jīng)過B點以后，動量守恒圖4圖4ABC圖5圖5ABC例3.如圖6所示，車廂長度為L，質(zhì)量為M，靜止于光滑的水平面上。車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體以初速度v0從車廂左側(cè)開始向右運動，與車廂來回碰撞幾次后靜止于車廂內(nèi)。設(shè)木塊與車廂之間動摩擦因數(shù)為μ，所有碰撞均為彈性碰撞v0圖6(1v圖6(2)小物體與車廂碰撞的次數(shù)及小物塊最終停在車廂的什么位置？解析：(1)系統(tǒng)水平方向動量守恒，最終以共同速度向右運動mv0解得:v共=(2)系統(tǒng)總能量守恒，損失的動能全部轉(zhuǎn)化為熱量Q=μmgd=dL=n+其中n為碰撞次數(shù)，x為最后一次碰撞后相對車廂的運動路程當n為奇數(shù)時，物體停在距車廂右側(cè)x處，當n為偶數(shù)時，物體停在距車廂左側(cè)x處。拓展:在小物體與車廂之間安裝火藥，為小物體和車廂提供初始運動的動能，若火藥提供的能量為E0例4.如圖所示，電容器固定在一個絕緣座上，絕緣座放在光滑水平面上。平行板電容器板間距離為d，電容為C。右極板有一個小孔，通過小孔有一長為32d的絕緣桿，左端固定在左極板上，電容器極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為M。給電容器充入電量Q后，有一質(zhì)量為m、帶電量＋q的環(huán)套在桿上以某一初速度v0

對準小孔向左運動（M＝3m）。設(shè)帶電環(huán)不影響電容器板間電場的分布，電容器外部電場忽略不計。帶電環(huán)進入電容器后距左板最小距離為(1)帶電環(huán)與左極板間相距最近時的速度；(2)帶電環(huán)受絕緣桿的摩擦力。解析：(1)電環(huán)距左板最近時，類似于子彈，木塊相對靜止時，由動量守恒定律得：mv0=(M+m)vv共=m(2)帶電環(huán)與其余部分間的相互作用力，做功的有電場力和摩擦力F電=qE=qQCd由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得：F電.d解得：f=3mv0例5.兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和cd，構(gòu)成矩形回路，如圖所示．兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計．在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B．設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行．開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度V0．若兩導(dǎo)體棒在運動中始終不接觸，求：（1）在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？(2）當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時，cd棒的加速度是多少？解析：(1)從初始至兩棒達到速度相同的過程中，兩棒總動量守恒，有mv0根據(jù)能量守恒，整個過程中產(chǎn)生的總熱量Q=12(2)設(shè)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?/4時，cd棒的速度為V1，則由動量守恒可知mv0此時回路中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流分別為:E=BL(34vI=E2R棒所受的安培力F安=BILcd棒的加速度為a=