文档介绍：高邮中学物理错题分析
例1、如图5-13所示,在光滑水平轨道上有一小车质量为M2,它下面用长为L的绳系一质量为M1的砂袋,今有一水平射来的质量为m的子弹,它射入砂袋后并不穿出,而与砂袋一起摆过一角度θ。不计悬线质量,试求子弹射入砂袋时的速度V0多大?
【错解分析】错解: 由动量守恒定律:mv0=(M1+M2+m)v
解得:
没有很好地分析物理过程,盲目模仿,没有建立正确的物理模型,简单地将此类问题看成“冲击摆”,缺少物理模型变异的透彻分析。事实上,此题与“冲击摆”的区别在于悬点的不固定,而是随着小车往前移动的。当摆摆到最高点时,(M1+m)只是竖直方向的速度为零,而水平方向依然具有一定速度,即在最高点处(M1+m)具有动能。这一点是不少学生在分析物理过程及建立物理模型时最容易产生的错误。
【正确解答】子弹射入砂袋前后动量守恒,设子弹打入砂袋瞬间具有速度v0′,由动量守恒定律:
mv0=(M1+m)v′①
此后(M1+m)在摆动过程中,水平方向做减速运动,而M2在水平方向做加速运动,当(M1+m)与M2具有共同水平速度时,悬线偏角θ达到最大,即竖直向上的速度为零,在这一过程中。满足机械能守恒,设共同速度为v,由机械能守恒有:
但式①,②中有三个未知量,v0,v0′,v,还需再寻找关系。
从子弹入射前到摆动至最同点具有共同速度v为止,在这个过程中,水平方向不受外力,所以、动量守恒,由动量守恒定律有:
mv0=(M1+M1+m)v ③
例3、如图3-10,质量为M的木块放在光滑水平面上,现有一质量为m的子弹以速度v0射入木块中。设子弹在木块中所受阻力不变,大小为f,且子弹未射穿木块。若子弹射入木块的深度为D,则木块向前移动距离是多少?系统损失的机械能是多少?
【错解分析】错解:(1)以木块和子弹组成的系统为研究对象。系统沿水平方向不受外力,所以沿水平方向动量守恒。设子弹和木块共同速度为v。据动量守恒有mv0=(M+m)v
解得v = mv0/(M+m)
子弹射入木块过程中,摩擦力对子弹做负功
(2)系统损失的机械能
即为子弹损失的功能
错解①中错误原因是对摩擦力对子弹做功的位移确定错误。子弹对地的位移并不是D,而D打入深度是相对位移。而求解功中的位移都要用对地位移。错解②的错误是对这一物理过程中能量的转换不清楚。子弹打入木块过程中,子弹动能减少并不等于系统机械能减少量。因为子弹减少的功能有一部分转移为木块的动能,有一部转化为焦耳热。
【正确解答】以子弹、木块组成系统为研究对象。画出运算草图,如图3—11。系统水平方向不受外力,故水平方向动量守恒。据动量守恒定律有
mv0= (M+m)v (设v0方向为正)
子弹打入木块到与木块有相同速度过程中摩擦力做功:
由运动草图可S木=S子-D ③
【小结】子弹和木块相互作用过程中,子弹的速度由V0减为V,同时木块的速度由0增加到V。对于这样的一个过程,因为其间的相互作用力为恒力,所以我们可以从牛顿运动定律(即f使子弹和木块产生加速度,使它们速度发生变化)、能量观点、或动量观点三条不同的思路进行研究和分析。类似这样的问题都可以采用同样的思路。一般都要首先画好运动草图。例:如图3-12在光滑水