例:子弹以一定的初速度射入放在光滑水平面上的木块中并共同运动下列说法中正确的是()
A.子弹克服阻力做的功等于木块动能的增加与摩擦生的热的总和
B.木块对子弹做功的绝对值等于子弹对木块做的功
C.木块对子弹的冲量大小等于子弹对木块的冲量
D.系统损失的机械能等于子弹损失的动能和子弹对木块所做的功的差【解析】
A.根据动能定理得知,子弹克服阻力做功等于子弹动能的减小,根据能量守恒可知,子弹动能的减小等于系统增加的内能和木块获得的动能之和,故A正确。
B.相对于地面而言,子弹的位移大于木块的位移,子弹和木块相互作用力大小相等,根据功的公式W=F可知,子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功。故B错误。
C.根据=Ft可知,子弹和木块相互作用力大小相等,时间相等,所以冲量相等,故C正确;
D.系统损失的机械能等于子弹损失的动能和木块动能增加量之差,即等于子弹损失的动能和子弹对木块所做的功的差。故D正确。
例:一颗子弹沿水平方向射向一个木块,第一次木块被固定在水平地面上,第二次木块静止放在光滑的水平地面上,两次子弹都能射穿木块而继续飞行,设木块对子弹阻力不变,这两次相比较()
A.第一次系统产生的热量较多
B.第一次子弹的动量的变化量较小
C.两次子弹的动量的变化量相等
D.两次子弹和木块构成的系统动量都守恒
方法一:能量守恒法
因为第一次木块固定,所以子弹减少的能量全转化成内能,而第二次木块不固定,根据动量守恒,子弹射穿后,木块具有动能,所以子弹减少的能量转化成内能和木块的动能,因为产热:
Q=f·△x,两次产热相同,所以第二次子弹剩余动能更小,速度更小,而动量变化量等于△P=m△v,所以第一次速度变化小,动量变化小,AC错误,B正确;第一次木块被固定在地面上,系统动量不守恒,D错误.
方法二:v-t图法
方法三:动能定理法
子弹穿出了木块,木块也有位移,因此子弹对地位移更大,阻力对子弹做负功更多,子弹穿出木块速度将更小。
方法四:相对运动法
固定木块时:
对子弹有,v₀²-v₁²=2ax₁
t=(v₀-v₀′)/a₁
不固定木块时:
对子弹有,
v₀²-(v₀′-v₁)²=2ad
t′=(v₀⁻v₀′ v₁)/a
例: