彈簧與傳送帶專題

1、-作者xxxx-日期xxxx彈簧與傳送帶專題【精品文檔】彈簧與傳送帶專題內(nèi)容提要：一、彈簧問題：1、彈簧的瞬時問題彈簧的兩端都有其他物體或力的約束時，使其發(fā)生形變時，彈力不能由某一值突變?yōu)榱慊蛴闪阃蛔優(yōu)槟骋恢怠?、彈簧的平衡問題這類題常以單一的問題出現(xiàn)，涉及到的知識是胡克定律，一般用f=kx或f=kx來求解。3、彈簧的非平衡問題這類題主要指彈簧在相對位置發(fā)生變化時，所引起的力、加速度、速度、功能和合外力等其它物理量發(fā)生變化的情況。4、 彈力做功與動量、能量的綜合問題在彈力做功的過程中彈力是個變力，并與動量、能量聯(lián)系，一般以綜合題出現(xiàn)。它有機地將動量守恒、機械能守恒、功能關(guān)系和能量轉(zhuǎn)化結(jié)合在一起

2、，以考察學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。分析解決這類問題時，要細(xì)致分析彈簧的動態(tài)過程，利用動能定理和功能關(guān)系等知識解題。二、傳送帶問題：傳送帶類分水平、傾斜兩種：按轉(zhuǎn)向分順時針、逆時針轉(zhuǎn)兩種。（1）受力和運動分析：受力分析中的摩擦力突變（大小、方向）發(fā)生在V物與V傳相同的時刻；運動分析中的速度變化相對運動方向和對地速度變化。分析關(guān)鍵是：一是 V物、V帶的大小與方向；二是mgsin與f的大小與方向。(2)傳送帶問題中的功能分析 功能關(guān)系：WF=EK+EP+Q 對WF、Q的正確理解 （a）傳送帶做的功：WF=FS帶 功率P=FV帶 （F由傳送帶受力平衡求得） （b）產(chǎn)生的內(nèi)能：Q=fS相對 （c）如物體無初速

3、，放在水平傳送帶上，則在整個加速過程中物體獲得的動能EK，因為摩擦而產(chǎn)生的熱量Q有如下關(guān)系：EK=Q=典型例題：例1：在原子物理中，研究核子與核子關(guān)聯(lián)的最有效途經(jīng)是“雙電荷交換反應(yīng)”。這類反應(yīng)的前半部分過程和下面力學(xué)模型類似。兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平直軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)。在它們左邊有一垂直軌道的固定檔板P，右邊有一小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖7所示，C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D。在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當(dāng)彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變。然后，A球與檔板P發(fā)生碰撞，碰后A、D靜止不動，A與P接觸而不粘連。過一段時間，突然解除銷定（鎖定及解除鎖定均

4、無機械能損失），已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m。（1）求彈簧長度剛被鎖定后A球的速度。（2）求在A球離開檔板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能。PmmmABV0C圖9解：整個過程可分為四個階段來處理（1）設(shè)球與球粘結(jié)成時，D的速度為，由動量守恒定律，得 2，當(dāng)彈簧壓至最短時，與的速度相等，設(shè)此速度為，由動量守恒定律，得 23，聯(lián)立、式得 （13）此問也可直接用動量守恒一次求出（從接觸到相對靜止）3，（13）（2）設(shè)彈簧長度被鎖定后，貯存在彈簧中的勢能為，由能量守恒定律，得 （2）（3），撞擊后，與的動能都為零，解除鎖定后，當(dāng)彈簧剛恢復(fù)到自然長度時，彈性勢能全部轉(zhuǎn)變成的動能，設(shè)的速度為，有（

5、2），以后彈簧伸長，球離開擋板，并獲得速度設(shè)此時的速度為，由動量守恒定律，得23，當(dāng)彈簧伸到最長時，其彈性勢能最大，設(shè)此勢能為，由能量守恒定律，得（2）（3），聯(lián)立式得評析今年的高考壓軸題不愧為一道好的物理試題命題人暗設(shè)機關(guān)，巧布干擾，只有當(dāng)考生全面讀懂、領(lǐng)會題意，并在頭腦中建立起非常清晰的物理圖景和過程，充分運用兩個守恒定律，化難為易，變繁為簡，才能明察秋毫，予以識破例2：（2005年全國理綜II卷）如圖，質(zhì)量為的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀

6、態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向?，F(xiàn)在掛鉤上升一質(zhì)量為的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質(zhì)量為的物體D，仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則這次B剛離地時D的速度的大小是多少？已知重力加速度為g。 解：開始時，A、B靜止，設(shè)彈簧壓縮量為x1，有 kx1=m1g 掛C并釋放后，C向下運動，A向上運動，設(shè)B剛要離地時彈簧伸長量為x2，有 kx2=m2g B不再上升，表示此時A和C的速度為零，C已降到其最低點。由機械能守恒，與初始狀態(tài)相比，彈簧性勢能的增加量為 E=m3g(x1+x2)m1g(x1+x2) C換成D后，當(dāng)B剛離地時彈簧勢能的增量與前一次相同，由

7、能量關(guān)系得 由式得 由式得 綜上舉例，從中看出彈簧試題的確是培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生物理思維和反映、開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能的優(yōu)秀試題。彈簧與相連物體構(gòu)成的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的運動狀態(tài)的變化，是學(xué)生充分運用物理概念和規(guī)律（牛頓第二定律、動能定理、機械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律）巧妙解決物理問題、施展自身才華的廣闊空間，當(dāng)然也是區(qū)分學(xué)生能力強弱、拉大差距、選拔人才的一種常規(guī)題型。因此，彈簧試題也就成為高考物理的一種重要題型。而且，彈簧試題也就成為高考物理題中一類獨具特色的考題例3、如圖所示，傾角為30的皮帶運輸機的皮帶始終繃緊，且以恒定速度v/s運動，兩輪相距LAB5m，將質(zhì)量m1kg的物體無初速地輕輕放在

8、A處，若物體與皮帶間的動摩擦因數(shù) (取g10m/s2） 物體從A運動到,皮帶對物體所做的功是多少?物體從A運動到B共需多少時間? 在這段時間內(nèi)電動機對運輸機所做的功是多少?例4、如圖所示，水平傳送帶AB長l，質(zhì)量為M1kg的木塊隨傳送帶一起以v12m/s的速度向左勻速運動（傳送帶的傳送速度恒定），木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)。當(dāng)木塊運動至最左端A點時，一顆質(zhì)量為m20g的子彈以v0300m/s水平向右的速度正對射入木塊并穿出，穿出速度u50m/s，以后每隔1s就有一顆子彈射向木塊，設(shè)子彈射穿木塊的時間極短，且每次射入點各不相同，g取10m/s2，求：（1）在被第二顆子彈擊中前木塊向右運動離A點的

9、距離？ （2）木塊在傳送帶上最多能被多少顆子彈擊中？（3）從第一顆子彈射中木塊到木塊最終離開傳送帶的過程中，子彈、木塊和傳送帶這一系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能是多少？（g取10m/s2）T=1s內(nèi)木塊的合位移為s=,方向向右提高練習(xí)：1、對如圖所示的皮帶傳動裝置，下列說法中正確的是 BD(A)A 輪帶動B 輪沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)(B)B 輪帶動A 輪沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)(C)C 輪帶動D 輪沿順時針方向旋轉(zhuǎn)(D)D 輪帶動C 輪沿順時針方向旋轉(zhuǎn)2、如圖2所示，兩個木塊質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上（但不拴接），整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到

10、它剛離開上面的彈簧，在這過程中下面木塊移動的距離為：分析和解：此題用整體法求最簡單。由題意可將圖2改為圖3所示，這樣便于分析求解，當(dāng)m1、m2視為一系統(tǒng)（整體）時，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，即F=0評析：盡管此題初看起來較復(fù)雜，但只需選用整體法來分析求解，問題就會迎刃而解。3、如圖4所示，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上作簡諧振動，振動過程中A、B之間無相對運動。設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡的位移為x時，A、B間磨擦力的大小等于 （ ）分析和解：此題屬于簡諧振動。當(dāng)物體位移為x時，根據(jù)題意將M、m視為整體，由胡克定律和牛頓第二定律，得：再選A為

11、研究對象，使A隨B振動的回復(fù)力只能是B振動的回復(fù)力只能是B對A的靜磨擦力，由f=ma 聯(lián)立得，故選（D）4、如圖所示，傾角為30的皮帶運輸機的皮帶始終繃緊，且以恒定速度v/s運動，兩輪相距LAB5m，將質(zhì)量m1kg的物體無初速地輕輕放在A處，若物體與皮帶間的動摩擦因數(shù) (取g10m/s2） 物體從A運動到,皮帶對物體所做的功是多少? 物體從A運動到B共需多少時間? 在這段時間內(nèi)電動機對運輸機所做的功是多少? 5、（2005年全國理綜III卷）如圖所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為mA、mB，彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板。系統(tǒng)處一靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)開始

12、用一恒力F沿斜面方向拉物塊A使之向上運動，求物塊B剛要離開C時物塊A的加速度a和從開始到此時物塊A的位移d，重力加速度為g。解：令x1表示未加F時彈簧的壓縮量，由胡克定律和牛頓定律可知 令x2表示B剛要離開C時彈簧的伸長量， a表示此時A的加速度，由胡克定律和牛頓定律可知： kx2=mBgsin FmAgsinkx2=mAa 由式可得 由題意 d=x1+x2 由式可得 7、如圖所示，水平傳送帶水平段長L6m，兩皮帶輪直徑D均為，距地面高H5m，與傳送帶等高的光滑水平臺上有一小物塊以v05m/s的初速度滑上傳送帶，物塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)，g取10m/s2.求(1)若傳送帶靜止,物塊滑到B端后做

13、平拋運動的水平距離S(2)若皮帶輪順時針以角速度60rad/s轉(zhuǎn)動，物塊滑到B端后做平拋運動的水平距離S。 8、如右圖為一皮帶傳動裝置，傳送帶與水平面夾角為，A、B輪半徑均為R，軸心間距為L，B輪由電動機帶動，其傳速為n。在貨物隨皮帶運動過程中,有一小球由靜止開始沿光滑軌道滾下，到達傳送帶時,貨物恰好運到傳送帶中央，當(dāng)貨物運動到距B輪L/4的C點時，小球恰好與貨物相遇而未發(fā)生碰撞.若皮帶不打滑,且貨物總與皮帶保持相對靜止，試求：（1）貨物由傳送帶中央運動到C點所用時間（2）軌道頂端與底端的高度差h。 vvvtlCQtvvlCAmvmghAKRnlvltCQRnv00205:4:243:21:)2(8/4:2)1(ppgRnh22250p=+=解得貨物小球貨物 9、一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形（圓弧由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切.現(xiàn)將大量