子彈打木塊模型教學設計教學分析遷移能力的培養是物理教學過程中的重要組成部分。在物理習題教學過程中，注重培養學生構建正確的物理模型，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：動量與能量相結合應用的重要模型之一。教學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，幫助學生對知識進行整理，綜合應用，并能應用所學知識處理實際問題。情感態度與價值觀培養學生運用所學知識分析和解決問題的能力與意識。教學重點建立模型，幫助學生理解動量守恒定律。教學難點動量與能量的綜合應用，幫助學生養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過程復習導入通過前面的學習，同學們已經知道了動量、動量守恒的相關知識，并已經運用動量守恒定律處理過關于碰撞和反沖的一些練習，對動量守恒定律有了一些認識。這節課我們繼續來學習關于動量守恒定律的一些應用。新課教學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知識。木塊不固定且子彈不能打穿木塊模型如圖1所示，設質量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質量為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)子彈在木塊內運動的時間(3)子彈、木塊發生的位移以及子彈打進木塊的深度(4)系統損失的機械能、系統增加的內能(5)要使子彈不穿出木塊，木塊至少多長？根據動量守恒定律可得：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木聯立③④⑤得：fd=12m等式⑥右邊為系統損失的機械能，左邊d為m和M之間的相對路程，fd為系統克服摩擦力所做的功，數值上與系統產生的熱量相等，即Q=fd=12m再聯立①可得：Q=MM+m.2.模型的應用“子彈打木塊”模型的實質是兩物體在一對大小相等方向相反的恒力作用下的運動，并通過做功實現不同形式能量之間的轉化．因此，可以從物理模型和能量轉換及動量轉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，一質量為M，長為L的木板固定在光滑的水平面上，一質量為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，設動摩擦因數為μ，有：μmgL=1-μmgt=0-mv0聯立得：t=2Lv(2)設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。可視為質點的物塊從AABC圖3(1)運動過程中系統產生的熱量。(2)物塊與水平軌道BC之間的動摩擦因數μ。解析：(1)系統水平方向動量守恒：0=M+mv解得：v共=0系統產生的熱量：Q=mgR-12解得：Q=mgR④(2)系統產生的熱量在數值上等于系統克服摩擦力做的功：Q=μmgLBCLBC=10R聯立得：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μ各為多少？分析：水平方向動量守恒系統損失的機械能全部轉化為熱量(2)若在小車左側放一擋板，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，質量為M，靜止于光滑的水平面上。車廂內有一質量為m的物體以初速度v0從車廂左側開始向右運動，與車廂來回碰撞幾次后靜止于車廂內。設木塊與車廂之間動摩擦因數為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及小物塊最終停在車廂的什么位置？解析：(1)系統水平方向動量守恒，最終以共同速度向右運動mv0解得:v共=(2)系統總能量守恒，損失的動能全部轉化為熱量Q=μmgd=dL=n+其中n為碰撞次數，x為最后一次碰撞后相對車廂的運動路程當n為奇數時，物體停在距車廂右側x處，當n為偶數時，物體停在距車廂左側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、絕緣桿總質量為M。給電容器充入電量Q后，有一質量為m、帶電量＋q的環套在桿上以某一初速度v0

對準小孔向左運動（M＝3m）。設帶電環不影響電容器板間電場的分布，電容器外部電場忽略不計。帶電環進入電容器后距左板最小距離為(1)帶電環與左極板間相距最近時的速度；(2)帶電環受絕緣桿的摩擦力。解析：(1)電環距左板最近時，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軌位于同一水平面內，兩導軌間的距離為L。導軌上面橫放著兩根導體棒ab和cd，構成矩形回路，如圖所示．兩根導體棒的質量皆為m，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計．在整個導軌平面內都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B．設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行．開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度V0．若兩導體棒在運動中始終不接觸，求：（1）在運動中產生的焦耳熱最多是多少？(2）當ab棒的速度變為初速度的3/4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根據能量守恒，整個過程中產生的總熱量Q=12(2)設ab棒的速度變為初速度的3/4時，cd棒的速度為V1，則由動量守恒可知mv0此時回路中的感應電動勢和感應電流分別為:E=BL(34vI=E2R棒所受的安培力F安=BILcd棒的加速度為a=