不要一味地扣动能定理,这里还考了动量定理。木块处光滑水平面上,空气阻力忽略,那么子弹和木块两者组成的系统水平方向上不受外力作用,故动量守恒即为mv0。又子弹最终相对于木块静止,两者就以相同的速度(设为v1)同向运动,总动量为(m+M)v1。由mv0=(m+M)v1可求得v1=mv0/(m+M),木块对子弹摩擦力做功等于子弹动能的增加量1/2*m(v1^2-v0^2)(注:因为力做负功,故这里的增加量为负值)。同理子弹对木块的摩擦力做功为1/2*M*v1^2。第三问即求v1。第四问,两摩擦力做功(不要正负号,若要则为和)之差就是两者相对运动时摩擦力做功转化为内能的部分,也就是摩擦力(设为f)乘以相对位移,即f*d。于是得f*d=1/2*m(v0^2-v1^2)-1/2Mv1^2。再废话一句,后者时就是系统前后动能之差,但这是有前提的,就是只摩擦力这对内力做功,其它的内力和外力不做功。至于s与水平面光滑是重复条件,因此没有用到。用s不用动量守恒求就会出现恒等式,一个等式两个未知量,还是要知道最终子弹与木块速度相同,结果又用到动量守恒。
光滑水平面,合外力为零,用动量守恒
mv0=(m+M)v1 其中v1为两者无相对位移后共同速度(因为没击穿)
v1=mv0/(m+M) 即为第3问答案
因子弹此过程中只受到木块对其的摩擦力,木块对子弹摩擦力做的功等于子弹动能的变化量,因而:
ΔEk子=Ek子1-Ek子0=1/2(mv1^2-mv0^2)=Wf ,将v1代入化简即可(这样是负的貌似?没关系吧?)
同理子弹对木块的摩擦力做的功等于木块动能变化量:
ΔEk木=1/2 Mv1^2 将v1代入得。(这个是正的)
最后,ΔW=fΔs 摩擦力f=ΔW/Δs ΔW为第1问答案,Δs=s+d 即木块位移加上钻入深度,代入即可。这样算摩擦力为负,不知道高中怎么要求,默认是正的话前面两个算Δ时候都是大的减小的就行了~
一问题答案:V0的平方减去三答案的平方后再乘以0.5m
二问题答案:0.5乘以三答案的平方
三问题答案:m乘以V0除以(m加M)
四问题答案:子弹的初动能乘以M除以[(m加M)s]