在光滑水平面上有一个静止的质量为M的木块,一颗质量为m的子弹以初速度v0水平射入木块而没有穿出,子弹射入木块的最大深度为d.设子弹射入木块的过程中木块运动的位移为s,子弹所受阻力恒定.试证明:s<d.

问题描述:

在光滑水平面上有一个静止的质量为M的木块,一颗质量为m的子弹以初速度v0水平射入木块而没有穿出,子弹射入木块的最大深度为d.设子弹射入木块的过程中木块运动的位移为s,子弹所受阻力恒定.试证明:s<d.

设子弹射入木块后二者的共同速度为v,子弹击中木块过程系统动力守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=(M+m)v
设子弹与木块之间的相互作用力为f,由动能定理得:
对子弹:-f (s+d)=

1
2
mv2-
1
2
m
v
2
0

对木块:fs=
1
2
Mv2
解得:
s
d
=
m
m+M
<1,即:s<d;
答:证明过程如上所述.
答案解析:由动量守恒的条件可知系统总动量守恒;分别对M、m由动能定理可得出s与d的关系.
考试点:A:动量守恒定律 B:功能关系
知识点:本题为动量定恒与动能定理的结合题目,注意在解题中应灵活选取研究对象,应用动量定恒或动能定理列式求解.