如圖所示,有一質(zhì)量為M=400g,長度為L=2cm的木塊,靜止地放在光滑的水平面上,現(xiàn)有一質(zhì)量為m=20g的子彈(可視為質(zhì)點(diǎn)),以初速度V0=160m/s入射木塊,若在子彈穿出木塊的過程中,木塊發(fā)生的位移為x=5cm,子彈在木塊中受到的阻力恒為f=1600N,求:
(1)子彈射出木塊后,子彈的速度v1
(2)木塊獲得的速度V?
(3)整個(gè)過程系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量?
分析:先了解子彈穿木塊的運(yùn)動(dòng)情景,再運(yùn)用動(dòng)能定理分別研究子彈和木塊去求解速度.求總功時(shí)要注意子彈和木塊之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng).要知道過程中能量的轉(zhuǎn)化,通過能量守恒定律去求解系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量.
解答:解:(1)在子彈和木塊發(fā)生相互作用的過程中,木塊發(fā)生的位移為x,子彈發(fā)生的位移為x′=x+L,
對(duì)子彈由動(dòng)能定理有:-f(x+L)=
1
2
mv12-
1
2
mv0;
可解得:v1=
v02-
2f(x+L)
m
=120m/s.
(2)在子彈和木塊發(fā)生相互作用的過程中,木塊發(fā)生的位移為x,
對(duì)木塊由動(dòng)能定理有:f?x=
1
2
mv22-
1
2
mv02;
可解得:v2=
2fx
M
=20m/s.
(3)由總能量守恒可知,系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失,
即Q=(
1
2
mv02-
1
2
mv12 )-
1
2
Mv22=fl;
代入以上數(shù)據(jù)得 Q=32 J.    
答:(1)子彈射出木塊后,子彈的速度為120m/s.
  (2)木塊獲得的速度為20m/s.
  (3)整個(gè)過程系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量是32 J.
點(diǎn)評(píng):動(dòng)能定理的應(yīng)用不涉及運(yùn)動(dòng)過程的加速度、時(shí)間,一般比牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題要簡(jiǎn)便.在同一題中可以選擇對(duì)不同研究對(duì)象運(yùn)用動(dòng)能定理去求解速度.要能知道運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化,能用能量守恒定律的觀點(diǎn)解決問題.
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(3)從A、B開始運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí),經(jīng)5s小車離原位置的距離.

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