從解決子彈打木塊模型習題所想到的

韓金玉

摘要：2016年物理高考大綱變化最大的是：將物理選修3-5由選考內(nèi)容變成必考內(nèi)容。

解決動力學問題的三字經(jīng)：學力學 ，力重要，力清楚，運明確（運代表運動過程），規(guī)律準（準代表準確運用規(guī)律），問題解。

關(guān)鍵詞：抓住系統(tǒng)受力分析；由“力”分析物理過程，建立物理情景；確定用什么規(guī)律解決問題

2016年10月9日，教育部考試中心下發(fā)《關(guān)于2017年普通高考考試大綱修訂內(nèi)容的通知》，從通知看今年物理高考大綱變化最大的是：將物理選修3-5由選考內(nèi)容變成必考內(nèi)容，其目的使高中物理知識體系更加完整，守恒思想得以完善，在必考內(nèi)容中可以考查動量和機械能的綜合運用，有利于命題思路的完整性，更有利于學生進入高校課程學習的銜接。但是，這樣變化，對17屆高三考生來說，需要在一輪復(fù)習結(jié)束前多學物理選修3-5一冊書的內(nèi)容，對高一高二學生來說，要把物理選修3-5變成必修3-5。這樣的變化，對于高三復(fù)習策略，高一高二的教學策略都要進行相應(yīng)調(diào)整，下面從最典型子彈打木塊模型談物理動力學解題思路及教學策略。

子彈打擊木塊模型

例1.如圖所示木塊質(zhì)量M靜止在光滑水平地面上，子彈m以水平速度v0擊中木塊并留在其中.設(shè)子彈發(fā)生位移為s1，木塊發(fā)生位移為s2，設(shè)子彈與木塊間摩擦阻力大小不變?yōu)閒，求：1、比值2、整個過程中摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q=？

分析：豎直方向子彈和木塊所受合力為零，水平方向木塊對子彈的摩擦力f使子彈做勻減速運動，子彈對木塊的摩擦力f使木塊做勻加速運動（設(shè)子彈與木塊間摩擦阻力大小不變?yōu)閒），當兩者速度相同時以共同速度v勻速運動。通過受力分析我們知道運動過程，然后應(yīng)用相應(yīng)規(guī)律解決問題。

對系統(tǒng)所受合力為0，符合動量守恒條件，由動量守恒得：mv0=（M+m）v

解得：v=對子彈由動能定理得：

①+②整理即對整個系統(tǒng)由能量守恒得：

解得：

擴展：木塊不固定，子彈最后穿出，設(shè)子彈穿出時木塊獲得速度為v2，子彈速度為v1，如圖所示.

聯(lián)立以上方程便可求出所要求的物理量。

從子彈打木塊變形習題

例題2如圖所示，質(zhì)量為m的木塊以速度v0滑上原來靜止的質(zhì)量為M的木板，木板與木塊之間動摩擦因數(shù)為μ，水平地面光滑.當木塊滑到木板的另一端時，木塊以速度v1離開木板，木板對地的位移為s.求木板的長度L？

在兩者相互作用的過程中，豎直方向所受合力為零，水平方向受相互作用的滑動摩擦力作用（內(nèi)力），系統(tǒng)所受合外力為0，木塊m在滑動摩擦力作用下向右做勻減速運動，木板向右做勻加速運動，分別對它們用動能定理.

對上述幾個方程進行討論：①式中木塊減少的動能分為兩部分，一部分通過摩擦力對木板做正功，轉(zhuǎn)移到木板上成為木板的動能；另一部分通過克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能.

④式中，等號右邊是木塊和木板在運動過程中減少的機械能，而系統(tǒng)減少的機械能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，即熱量.可見，在這類“摩擦生熱”的問題中，系統(tǒng)在相互作用過程中產(chǎn)生的熱能（等于減少的機械能）等于系統(tǒng)之間的摩擦力和物體相對位移的乘積.即：Q=μmgs相對.

此式可作為一個公式直接應(yīng)用.

通過兩個例題的分析解答，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用動量和機械能知識可以解決很多綜合問題，使物理知識體系更具完善性，這也就是為什么教育部考試中心把物理3-5變?yōu)楸乜純?nèi)容的原因。那么，我們需要調(diào)整我們復(fù)習和教學策略，建議17屆高三考生備考策略是在一輪復(fù)習過程中，復(fù)習完能量機械能后學習動量守恒定律，然后復(fù)習完3-2后再學3-5其他內(nèi)容。18屆高二年級學生在學完3-2后學習3-5內(nèi)容。19屆高一年級學生在學完機械能后學習動量守恒定律，學完3-2后學習3-5其他內(nèi)容。

解決動量和能量方面問題的思路：首先，確定研究系統(tǒng)，對系統(tǒng)受力分析，通過受力分析明確物理過程（這一步非常重要，只有受力分析正確，才能由“力”確定物理過程，見以上兩個例題的分析），建立物理情景，然后，根據(jù)物理過程確定用什么規(guī)律解決問題。為了強化學生解題思路，我總結(jié)解決動力學問題的三字經(jīng)：學力學，力重要，力清楚，運明確（運代表運動過程），規(guī)律準（準代表準確運用規(guī)律），問題解。

參考文獻：

[1]中學學科源網(wǎng)有關(guān)內(nèi)容endprint