名校聯(lián)盟四川省內(nèi)江市威遠縣威遠中學高中物理人教版必修一第四章牛頓第二定律及應用課件

1、牛頓第二定律的應用牛頓第二定律的應用 傳送帶問題傳送帶問題 學習重點、難點、疑點、突破 傳送帶問題的實例分析 傳送帶問題總結 知識梳理知識梳理 傳送帶的分類傳送帶的分類 1.按放置方向分水平、傾斜兩種； 2.按轉向分順時針、逆時針轉兩種； 3.按運動狀態(tài)分勻速、變速兩種。 知識梳理知識梳理 動力學兩類基本問題動力學兩類基本問題 受力情況 F合=ma 加速度 a 運動情況 運動學公式 v=v0+at x=vot+?at2 v2-v02=2ax 受力分析 正交分解 運動分析 知三求一 考點一、水平勻速的傳送帶考點一、水平勻速的傳送帶 例例1.1. 水平傳送帶始終保持水平傳送帶始終保持v=1m/sv

2、=1m/s的恒定速的恒定速率運行，一質量為率運行，一質量為m=4kgm=4kg的行李無初速度地的行李無初速度地放在放在A A處，設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)處，設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)2 2=0.1=0.1，ABAB間的距離間的距離L=2mL=2m，g g取取10m/s10m/s 。 . .求行李從求行李從A A到到B B所用的時間所用的時間 A vB 解：行李受向右的滑動摩擦力解：行李受向右的滑動摩擦力f=mg,f=mg,向右勻向右勻加速運動加速運動; ;當速度增加到與傳送帶速度相同時，當速度增加到與傳送帶速度相同時，和傳送帶一起做勻速運動到和傳送帶一起做勻速運動到B B端端. . ?m

3、g2a?g?1 m/s加速度加速度 vt1? 1s加速時間加速時間 am12加速位移加速位移 s?at1?0 .5 m2L?s?1 .5s通過余下距離所用時間通過余下距離所用時間 t2?v共用時間共用時間 t?t1?t2?2 .5s如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到快地傳送到B B處，求行李從處，求行李從A A處傳送到處傳送到B B處的最處的最短時間和傳送帶對應的最小運行速率。短時間和傳送帶對應的最小運行速率。 要使行李從要使行李從A A到到B B的時間最短，須行李一直做勻加速運動的時間最短，須行李一直做勻加速運動 12L?atm in2傳送

4、帶最小速率傳送帶最小速率 vmin?atmin?2m/s難點與疑點：難點與疑點： 難點：傳送帶與物體運動的牽制。關鍵是受難點：傳送帶與物體運動的牽制。關鍵是受 力分析和情景分析力分析和情景分析 疑點疑點: 牛頓第二定律中牛頓第二定律中a是物體對地加速度，是物體對地加速度，運動學公式中運動學公式中S是物體對地的位移，這一點是物體對地的位移，這一點必須明確。必須明確。 考點二、傾斜、勻速傳送帶考點二、傾斜、勻速傳送帶 【例【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為=37，其，其以以4m/s的速度向上運行，在傳送帶的底端的速度向上運行，在傳送帶的底端A處無初速度地處無

5、初速度地放一個質量為放一個質量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.8，AB間間(B為頂端為頂端)長度為長度為25 m試回答下列問題：試回答下列問題： (1)說明物體的運動性質說明物體的運動性質(相對地面相對地面)； (2)物體從物體從A到到B的時間為多少的時間為多少? (g=10m/s2) (sin37=0.6,cos37=0.8) 解：物體做勻加速運動過程中，由牛頓第二定律 mg cos37-mg sin37=ma 加速至10m/s位移為x1=v2/2a=20m 得a=0.4m/s2 接著做勻速運動，因此物體先做勻加速直線運動，再做勻速直線運動。

6、 （2）勻加速運動的時間t1= v/a=10s 勻速運動的時間t2=(L-x1)/v=1.25s 4 a 0 10 t/s v/ms-1 所以物體從A到B的時間為t=t1+t2=11.25s 例例3 3、如圖所示、如圖所示, ,傳送帶與地面傾角傳送帶與地面傾角=37=37, ,從從A A到到B B長長度為度為16 m,16 m,傳送帶以傳送帶以v v0 0=10 m/s=10 m/s的速率逆時針轉動的速率逆時針轉動. .在傳送在傳送帶上端帶上端A A無初速地放一個質量無初速地放一個質量 為為m=0.5 kgm=0.5 kg的物體的物體, ,它與傳它與傳 送帶間的動摩擦因數(shù)送帶間的動摩擦因數(shù)=0

7、.5. =0.5. 求物體從求物體從A A運動到運動到B B需要的時需要的時間間.(sin37.(sin37=0.6,cos37=0.6,cos37=0.8,=0.8,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2) ) 【思路】【思路】(1)(1)物體剛放上傳送帶時的受力情況如何物體剛放上傳送帶時的受力情況如何 ? ? (2)(2)物體放在傳送帶最初一段時間做什么運動物體放在傳送帶最初一段時間做什么運動 ? ? 在什么情況下結束這種運動？在什么情況下結束這種運動？ (3) (3)當物體速度達到當物體速度達到v v0 0=10 m/s=10 m/s之后之后, ,將隨傳送帶將隨傳送帶 一起勻速運動嗎

8、一起勻速運動嗎? ? 解：過程一解：過程一物體放在傳送帶后，受到滑動摩擦力的方物體放在傳送帶后，受到滑動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動速運動 mgsin37?mgcos37?ma1?a1?g(sin37?cos37)?10 m/s00200物體加速到與傳送帶速度相等所用的時間物體加速到與傳送帶速度相等所用的時間 vt1? 1sa1物體在物體在t1時間內(nèi)的位移時間內(nèi)的位移 12s?a1t1?5 m2 當物體的速度達到傳送帶的速度時，由于當物體的速度達到傳送帶的速度時，由于 tantan , ,繼續(xù)做加速運動當物體的

9、速度大于傳送帶的速度時，繼續(xù)做加速運動當物體的速度大于傳送帶的速度時，受到滑動摩擦力的方向沿斜面向上受到滑動摩擦力的方向沿斜面向上 mgsin37?mgcos37?ma2?a2?g(sin37?cos37)?2 m/s00200設后一階段直滑至底端所用的時間為設后一階段直滑至底端所用的時間為 t t2 2，由，由 12L?s?vt2?a2t22(1)tan 物體繼續(xù)做加速運動 (2)tan 物體與傳送帶一起勻速運動 解得：解得：t t2 2=1s t=1s t2 2= - 11s= - 11s（舍去）（舍去） 總結總結 傳送帶問題的分析思路：傳送帶問題的分析思路： 初始條件初始條件相對運動相對

10、運動判斷滑動摩擦力的大小和判斷滑動摩擦力的大小和方向方向分析出物體受的合外力和加速度大小和方分析出物體受的合外力和加速度大小和方向向由物體速度變化再分析相對運動來判斷以后由物體速度變化再分析相對運動來判斷以后的受力及運動狀態(tài)的改變。的受力及運動狀態(tài)的改變。 難點是當物體與皮帶速度出現(xiàn)大小相等、方向相難點是當物體與皮帶速度出現(xiàn)大小相等、方向相同時，物體能否與皮帶保持相對靜止。同時，物體能否與皮帶保持相對靜止。 總結總結 一、受力分析：傳送帶模型中要注意摩擦力的一、受力分析：傳送帶模型中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在突變（發(fā)生在V物物與與V傳傳相同的時刻）相同的時刻） 1.滑動摩擦力消失； 2.滑動摩

11、擦力突變?yōu)殪o摩擦力； 3.滑動摩擦力改變方向； 二、運動分析 1.注意參考系的選擇，傳送帶模型中選擇地注意參考系的選擇，傳送帶模型中選擇地面為參考系；面為參考系； 2.判斷共速以后是與傳送帶保持相對靜止作判斷共速以后是與傳送帶保持相對靜止作勻速運動呢？還是繼續(xù)加速運動？勻速運動呢？還是繼續(xù)加速運動？ 3.判斷傳送帶長度判斷傳送帶長度臨界之前是否滑出？臨界之前是否滑出？ 三、畫圖 1.受力分析圖；受力分析圖； 2.運動草圖；運動草圖； 3.v-t圖。圖。 考點三、水平、變速傳送帶考點三、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（可視為質點），煤塊與傳送帶之間的

12、動摩擦因數(shù)為。初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的?，F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動，當其速度達到v0后，便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度。 分析 FN f mg 解：根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓定律，可得a=g 設經(jīng)歷時間t0，傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有v0=a0t0 v=at0 由于aa0，故vL 滑塊在傳送帶上運動時間t =2 s （2）同（1）為2s mg （3）設滑塊達到與傳送帶相同的速度所用時間t1 則t1=(v-v0)/a=1s 這段時間運動的位移x1= v0t1+? at12 =5m 此后滑塊隨傳送帶一起勻速運動 則 t2=(L-x1)/v=(8-5)/4s=0.75s