牛頓第二定律的運(yùn)用—傳送帶問題.ppt

牛頓第二定律的應(yīng)用傳送帶問題 一 牛頓第二定律 1 內(nèi)容 物體的加速度跟所受合力成正比 跟物體質(zhì)量成反比 加速度方向跟合力方向相同 復(fù)習(xí) 2 表達(dá)式 F合 ma 二 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 速度公式 v vo at 位移公式 x vot at2 2 導(dǎo)出公式 v2 vo2 2ax 1 確定研究對(duì)象 2 分析受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 畫示意圖 受力和運(yùn)動(dòng)過程 3 用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度 4 用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律求所求量 三 解決動(dòng)力學(xué)問題的一般步驟 例1 水平傳送帶始終保持v 1m s的恒定速率運(yùn)行 一質(zhì)量為m 4kg的行李無初速度地放在A處 設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 1 AB間的距離L 2m g取10m s2 求行李從A到B所用的時(shí)間 探究 考點(diǎn)一 水平勻速的傳送帶 加速時(shí)間 共用時(shí)間 解 行李受向右的滑動(dòng)摩擦力f mg 向右勻加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)速度增加到與傳送帶速度相同時(shí) 和傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)到B端 加速度 加速位移 通過余下距離所用時(shí)間 如果提高傳送帶的運(yùn)行速率 行李就能被較快地傳送到B處 求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率 要使行李從A到B的時(shí)間最短 須行李一直做勻加速運(yùn)動(dòng) 例2 如圖所示 傳送帶與水平面的夾角為 37 其以4m s的速度向上運(yùn)行 在傳送帶的底端A處無初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0 5kg的物體 它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 8 AB間 B為頂端 長度為25m 試回答下列問題 1 說明物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 相對(duì)地面 2 物體從A到B的時(shí)間為多少 g 10m s2 考點(diǎn)二 傾斜 勻速傳送帶 sin37 0 6 cos37 0 8 解 物體做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中 由牛頓第二定律 mgcos37 mgsin37 ma 得a 0 4m s2 加速至10m s位移為x1 v2 2a 20m接著做勻速運(yùn)動(dòng) 因此物體先做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 再做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1 v a 10s勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2 L x1 v 1 25s所以物體從A到B的時(shí)間為t t1 t2 11 25s 例3 如圖所示 傳送帶與地面傾角 37 從A到B長度為16m 傳送帶以v0 10m s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 在傳送帶上端A無初速地放一個(gè)質(zhì)量為m 0 5kg的物體 它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 求物體從A運(yùn)動(dòng)到B需要的時(shí)間 sin37 0 6 cos37 0 8 取g 10m s2 思路 1 物體剛放上傳送帶時(shí)的受力情況如何 2 物體放在傳送帶最初一段時(shí)間做什么運(yùn)動(dòng) 在什么情況下結(jié)束這種運(yùn)動(dòng) 3 當(dāng)物體速度達(dá)到v0 10m s之后 將隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)嗎 解 過程一 物體放在傳送帶后 受到滑動(dòng)摩擦力的方向沿斜面向下 物體沿傳送帶向下做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) 物體加速到與傳送帶速度相等所用的時(shí)間 物體在t1時(shí)間內(nèi)的位移 當(dāng)物體的速度達(dá)到傳送帶的速度時(shí) 由于 tan 繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)物體的速度大于傳送帶的速度時(shí) 受到滑動(dòng)摩擦力的方向沿斜面向上 設(shè)后一階段直滑至底端所用的時(shí)間為t2 由 解得 t2 1st2 11s 舍去 考點(diǎn)三 水平 變速傳送帶 例4 2006全國I 一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊 可視為質(zhì)點(diǎn) 煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 初始時(shí) 傳送帶與煤塊都是靜止的 現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動(dòng) 當(dāng)其速度達(dá)到v0后 便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過一段時(shí)間 煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后 煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng) 求此黑色痕跡的長度 總結(jié) 傳送帶問題的分析思路 初始條件 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 判斷滑動(dòng)摩擦力的大小和方向 分析出物體受的合外力和加速度大小和方向 由物體速度變化再分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)來判斷以后的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 難點(diǎn)是當(dāng)物體與皮帶速度出現(xiàn)大小相等 方向相同時(shí) 物體能否與皮帶保持相對(duì)靜止 總結(jié)一 受力分析 傳送帶模型中要注意摩擦力的突變 發(fā)生在V物與V傳相同的時(shí)刻 1 滑動(dòng)摩擦力消失 2 滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力 3 滑動(dòng)摩擦力改變方向 二 運(yùn)動(dòng)分析 1 注意參考系的選擇 傳送帶模型中選擇地面為參考系 2 判斷共速以后是與傳送帶保持相對(duì)靜止作勻速運(yùn)動(dòng)呢 還是繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng) 3 判斷傳送帶長度 臨界之前是否滑出 三 畫圖 1 受力分析圖 2 運(yùn)動(dòng)草圖 3 v t圖 作業(yè)如圖 光滑圓弧槽的末端與水平傳送帶相切 一滑塊從圓槽滑下 以v0 6m s的速度滑上傳送帶 已知傳送帶長L 8m 滑塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 2 求下面三種情況下 滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 g 10m s2 1 傳送帶以4m s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 2 傳送帶不動(dòng) 3 傳送帶以4m s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 3 設(shè)滑塊達(dá)到與傳送帶相同的速度所用時(shí)間t1則t1 v v0 a 1s這段時(shí)間運(yùn)動(dòng)的位移x1 v0t1 at12 5m此后滑塊隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)則t2 L x1 v 8 5 4s 0 75s總時(shí)間t t1 t2 1 75s 解析 1 滑塊滑上傳送帶的加速度為 a mg m g 2m s2由L v0t at2即8 6t t2解得t 2s或t 4s因?yàn)榛瑝K靜止所用時(shí)間t0 v0 a 3s這段時(shí)間內(nèi)的滑行距離x at02 9m L 滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)間t 2s 2 同 1 為2s 同步練習(xí)4 如下圖所示 一水平方向足夠長的傳送帶以恒定的速度v1沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) 傳送帶左端有一與傳送帶等高