高一物理專題：傳送帶問題(教案)(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上動(dòng)力學(xué)問題專題訓(xùn)練：傳送帶問題（教案）教學(xué)目標(biāo)：1.理解傳送帶問題的特點(diǎn)；2.會(huì)分析傳送帶上物體的受力情況；3.能運(yùn)用動(dòng)力學(xué)規(guī)律分析和解決傳送帶問題。教學(xué)重、難點(diǎn)：1、對(duì)于物體相對(duì)地面、相對(duì)傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動(dòng)，判斷錯(cuò)誤。2、對(duì)于物體與傳送帶之間是否存在摩擦力、是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力、摩擦力的方向如何，等等，這些關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生條件、方向的判斷等基礎(chǔ)知識(shí)模糊不清；重、難點(diǎn)突破策略：1、突破難點(diǎn)1該難點(diǎn)應(yīng)屬于思維上有難度的知識(shí)點(diǎn)，突破方法是靈活運(yùn)用“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”這個(gè)理論依據(jù)，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)做出正確分析，判斷好物體和傳送帶的加速度、速度關(guān)系，畫好草

2、圖分析，找準(zhǔn)物體和傳送帶的位移及兩者之間的關(guān)系。解決這類題目的方法如下：選取研究對(duì)象，對(duì)所選研究對(duì)象進(jìn)行隔離處理，就是一個(gè)化難為簡的好辦法。對(duì)輕輕放到運(yùn)動(dòng)的傳送帶上的物體，由于相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)，受到沿傳送帶運(yùn)動(dòng)方向的滑動(dòng)摩擦力作用，決定了物體將在傳送帶所給的滑動(dòng)摩擦力作用下，做勻加速運(yùn)動(dòng)，直到物體達(dá)到與皮帶相同的速度，不再受摩擦力，而隨傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)。傳送帶一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要想再把兩者結(jié)合起來看，則需畫一運(yùn)動(dòng)過程的位移關(guān)系圖就可輕松把握。 若傳送帶是傾斜方向的，情況就更為復(fù)雜了，因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)方向上，物體要受重力沿斜面的下滑分力作用，該力和物體運(yùn)動(dòng)的初速度共同決定相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)

3、趨勢(shì)方向。2、突破難點(diǎn)2在以上兩個(gè)難點(diǎn)中，第2個(gè)難點(diǎn)應(yīng)屬于易錯(cuò)點(diǎn)，突破方法是正確理解摩擦力產(chǎn)生的條件、方向的判斷方法、大小的決定因素等等。通過對(duì)不同類型題目的分析練習(xí)，做到準(zhǔn)確靈活地分析摩擦力的有無、大小和方向。教學(xué)方法：學(xué)案導(dǎo)學(xué)、討論、交流、“五環(huán)節(jié)教學(xué)法”、講練結(jié)合。V【例1】一水平傳送帶長度為20m，以2ms的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，已知某物體與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，則從把該物體由靜止放到傳送帶的一端開始，到達(dá)另一端所需時(shí)間為多少？v0練習(xí)1有一傳送裝置如圖所示，水平放置的傳送帶保持以v2m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)。傳送帶兩端之間的距離L10m，現(xiàn)有一物件以向右4m/s的初速度從左端滑上傳送

4、帶，物件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2。求物件從傳送帶的左端運(yùn)動(dòng)到右端所用的時(shí)間 （g10m/s2）。解析：。因v2m/s，物件在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減小到與傳送帶速度相同后，隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律得， 減速所經(jīng)過的位移，所用時(shí)間，物件到達(dá)右端還需時(shí)間，物件到達(dá)右端共需時(shí)間 。練習(xí)2、如圖所示，一平直的傳送帶以速度v=2 m / s勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶把A處的工件運(yùn)送到B處，A、B相距L=10 m。從A處把工件無初速地放到傳送帶上，經(jīng)過時(shí)間t=6 s能傳送到B處。欲用最短的時(shí)間把從A處傳送到B處，求傳送帶的運(yùn)行速度至少多大？【解析】因，所以工件在6 s內(nèi)先勻加速運(yùn)動(dòng)，后勻速運(yùn)動(dòng)，

5、有，S2=vt2，t1+t2=t，S1+S2=L解上述四式得t1=2s，a=v / t1=1 m / s2若要工件最短時(shí)間傳送到B，工件加速度仍為a，設(shè)此時(shí)傳送帶速度為V，同上理有又t1=V / a t2=tt1 化簡得 當(dāng)，即時(shí)，t有最小值，表明工件一直加速到B所用時(shí)間最短。所以欲用最短的時(shí)間把從A處傳送到B處，傳送帶的運(yùn)行速度至少為。例2：如圖所示，傳送帶與地面成夾角=37°，以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端輕輕地放一個(gè)質(zhì)量m=0.5的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，已知傳送帶從AB的長度L=16m，則物體從A到B需要的時(shí)間為多少？【審題】傳送帶沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與

6、物體接觸處的速度方向斜向下，物體初速度為零，所以物體相對(duì)傳送帶向上滑動(dòng)（相對(duì)地面是斜向下運(yùn)動(dòng)的），因此受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力作用，這樣物體在沿斜面方向上所受的合力為重力的下滑分力和向下的滑動(dòng)摩擦力，因此物體要做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體加速到與傳送帶有相同速度時(shí)，摩擦力情況要發(fā)生變化，同速的瞬間可以看成二者間相對(duì)靜止，無滑動(dòng)摩擦力，但物體此時(shí)還受到重力的下滑分力作用，因此相對(duì)于傳送帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，若重力的下滑分力大于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力，此時(shí)有tan，則物體將向下加速，所受摩擦力為沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力；若重力的下滑分力小于或等于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力，此時(shí)有tan，則物體將

7、和傳送帶相對(duì)靜止一起向下勻速運(yùn)動(dòng)，所受靜摩擦力沿斜面向上，大小等于重力的下滑分力。也可能出現(xiàn)的情況是傳送帶比較短，物體還沒有加速到與傳送帶同速就已經(jīng)滑到了底端，這樣物體全過程都是受沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力作用?！窘馕觥课矬w放上傳送帶以后，開始一段時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)加速度。這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到10m/s為止，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間和位移分別為： 16m以后物體受到的摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，其加速度大小為（因?yàn)閙gsinmgcos）。設(shè)物體完成剩余的位移所用的時(shí)間為，則，11m= 解得： 所以：。 練習(xí)3.如圖所示，傳送帶與地面成夾角=30°，以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端輕輕

8、地放一個(gè)質(zhì)量m=0.5的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.6，已知傳送帶從AB的長度L=16m，則物體從A到B需要的時(shí)間為多少？（g=9.8m/s2）【解析】物體放上傳送帶以后，開始一段時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)加速度。 (=10m/s2)這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到10m/s為止，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間和位移分別為：(=1s)=5m16m以后物體受到的摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，其加速度大小為零（因?yàn)閙gsinmgcos）。設(shè)物體完成剩余的位移所用的時(shí)間為 ，則， 16m5m= 解得：t2=1.1s所以：t=1s+1.1s=2.1s【總結(jié)】該題目的關(guān)鍵就是要分析好各階段物體所受摩擦力的大小和方向，tan=，第

9、二階段物體將和傳送帶相對(duì)靜止一起向下勻速運(yùn)動(dòng)。練習(xí)4.如圖所示，傳送帶與地面成夾角=37°，以10m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端輕輕地放一個(gè)質(zhì)量m=0.5的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，已知傳送帶從AB的長度L=5m，則物體從A到B需要的時(shí)間為多少？【解析】物體放上傳送帶以后，開始一段時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)加速度。這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到10m/s為止，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間和位移分別為：此時(shí)物休剛好滑到傳送帶的低端。 所以：?！究偨Y(jié)】該題目的關(guān)鍵就是要分析好第一階段的運(yùn)動(dòng)位移，看是否還要分析第二階段。練習(xí)5.如圖所示，傳送帶與地面成夾角=37°，以10m/s的速度

10、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶下端輕輕地放一個(gè)質(zhì)量m=0.5的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.9，已知傳送帶從AB的長度L=50m，則物體從A到B需要的時(shí)間為多少？【解析】物體放上傳送帶以后，開始一段時(shí)間，其運(yùn)動(dòng)加速度。這樣的加速度只能維持到物體的速度達(dá)到10m/s為止，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間和位移分別為： 50m以后物體受到的摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，其加速度大小為零（因?yàn)閙gsinmgcos）。設(shè)物體完成剩余的位移所用的時(shí)間為，則， 50m41.67m= 解得： t2=0.833s,所以：t總=8.33+0.833=9.16s。 【總結(jié)】該題目的關(guān)鍵就是要分析好各階段物體所受摩擦力的大小和方向，并對(duì)物體加速

11、到與傳送帶有相同速度時(shí)，是否已經(jīng)到達(dá)傳送帶頂端進(jìn)行判斷。例3.在民航和火車站可以看到用于對(duì)行李進(jìn)行安全檢查的水平傳送帶。當(dāng)旅客把行李放到傳送帶上時(shí)，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速運(yùn)動(dòng)。隨后它們保持相對(duì)靜止，行李隨傳送帶一起前進(jìn)。 設(shè)傳送帶勻速前進(jìn)的速度為0.25m/s，把質(zhì)量為5kg的木箱靜止放到傳送帶上，由于滑動(dòng)摩擦力的作用，木箱以6m/s2的加速度前進(jìn)，那么這個(gè)木箱放在傳送帶上后，傳送帶上將留下一段多長的摩擦痕跡？【解析】解法一：行李加速到0.25m/s所用的時(shí)間：t0.042s行李的位移： x行李=0.0053m傳送帶的位移： x傳送帶V0t0.25×0.042m0

12、.0105m摩擦痕跡的長度： （求行李的位移時(shí)還可以用行李的平均速度乘以時(shí)間，行李做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，。）解法二：以勻速前進(jìn)的傳送帶作為參考系設(shè)傳送帶水平向右運(yùn)動(dòng)。木箱剛放在傳送帶 上時(shí)，相對(duì)于傳送帶的速度v=0.25m/s,方向水平向左。木箱受到水平向右的摩擦力F的作用，做減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零時(shí)，與傳送帶保持相對(duì)靜止?！緛?源：全,品中&高*考*網(wǎng)】木箱做減速運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為 a6m/s2木箱做減速運(yùn)動(dòng)到速度為零所通過的路程為 即留下5mm長的摩擦痕跡?！究偨Y(jié)】分析清楚行李和傳送帶的運(yùn)動(dòng)情況，相對(duì)運(yùn)動(dòng)通過速度位移關(guān)系是解決該類問題的關(guān)鍵。練習(xí)6.一水平的淺色長傳送帶上放置

13、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?！窘馕觥糠椒ㄒ唬焊鶕?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(duì)滑動(dòng)，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，可得設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t，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 由于a<a0，故v<v0，煤塊繼續(xù)受到滑動(dòng)摩擦力的作用。再經(jīng)過時(shí)間t'，煤塊的速度由v增加到v0，有

14、此后，煤塊與傳送帶運(yùn)動(dòng)速度相同，相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)，不再產(chǎn)生新的痕跡。設(shè)在煤塊的速度從0增加到v0的整個(gè)過程中，傳送帶和煤塊移動(dòng)的距離分別為s0和s，有 傳送帶上留下的黑色痕跡的長度 【來.源：全,品中&高*考*網(wǎng)】由以上各式得 【小結(jié)】本方法的思路是整體分析兩物體的運(yùn)動(dòng)情況，分別對(duì)兩個(gè)物體的全過程求位移。方法二：第一階段：傳送帶由靜止開始加速到速度v0，設(shè)經(jīng)歷時(shí)間為t，煤塊加速到v，有v v 傳送帶和煤塊的位移分別為s1和s2， 第二階段：煤塊繼續(xù)加速到v0，設(shè)經(jīng)歷時(shí)間為，有 v 傳送帶和煤塊的位移分別為s3和s4 ，有 傳送帶上留下的黑色痕跡的長度 由以上各式得 【小結(jié)】本方法的

15、思路是分兩段分析兩物體的運(yùn)動(dòng)情況，分別對(duì)兩個(gè)物體的兩個(gè)階段求位移，最后再找相對(duì)位移關(guān)系。方法三：【來.源：全,品中&高*考*網(wǎng)】傳送帶加速到v0 ，有 傳送帶相對(duì)煤塊的速度 傳送帶加速過程中，傳送帶相對(duì)煤塊的位移【相對(duì)初速度為零，相對(duì)加速度是傳送帶勻速過程中，傳送帶相對(duì)煤塊的位移【相對(duì)初速度為t，相對(duì)加速度是整個(gè)過程中傳送帶相對(duì)煤塊的位移即痕跡長度 由以上各式得 Ot2t11tv0v圖26【小結(jié)】本方法的思路是用相對(duì)速度和相對(duì)加速度求解。關(guān)鍵是先選定好過程，然后對(duì)過程進(jìn)行分析，找準(zhǔn)相對(duì)初末速度、相對(duì)加速度。方法四：用圖象法求解畫出傳送帶和煤塊的Vt圖象，如圖26所示。其中 ，黑色痕跡的

16、長度即為陰影部分三角形的面積，有：【小結(jié)】本方法的思路是運(yùn)用在速度時(shí)間圖象中，圖線與其所對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸所包圍圖形的面積可以用來表示該段時(shí)間內(nèi)的位移這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，來進(jìn)行求解，本方法不是基本方法，不易想到，但若能將它理解透，做到融會(huì)貫通，在解決相應(yīng)問題時(shí)，就可以多一種方法。 圖27練習(xí)7. 一小圓盤靜止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖27，已知盤與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為l，盤與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2?，F(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤最后未從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是什么?(以g表示重力加速度) 【審題】這是一道特別復(fù)

17、雜的綜合題，不僅物理過程多，而且干擾因素也多。乍看不是傳送帶的題目，但處理方法與例題6幾乎完全相同?？梢詫㈩}中復(fù)雜的物理過程拆散分解為如下3個(gè)小過程，就可以化繁為簡、化難為易，輕易破解本題。過程1：圓盤從靜止開始在桌布上做勻加速運(yùn)動(dòng)至剛離開桌布的過程；過程2：桌布從突然以恒定加速度a開始抽動(dòng)至圓盤剛離開桌布這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程；過程3：圓盤離開桌布后在桌面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的過程。圖28設(shè)桌面長為L，開始時(shí)，桌布、圓盤在桌面上的位置如圖28甲所示；圓盤位于桌面的中央，桌布的最左邊位于桌面的左邊處。由于桌布要從圓盤下抽出，桌布與圓盤之間必有相對(duì)滑動(dòng)，圓盤在摩擦力作用下有加速度，其加速度a

18、1應(yīng)小于桌布的加速度a，但兩者的方向是相同的。當(dāng)桌布與圓盤剛分離時(shí)，圓盤與桌布的位置如圖28乙所示。圓盤向右加速運(yùn)動(dòng)的距離為x1，桌布向右加速運(yùn)動(dòng)的距離為L+x1。圓盤離開桌布后，在桌面上作加速度為a2的減速運(yùn)動(dòng)直到停下，因盤未從桌面掉下，故而盤作減速運(yùn)動(dòng)直到停下所運(yùn)動(dòng)的距離為x2，不能超過Lx1。通過分析并畫出圖28丙。本題雖然是一個(gè)大多數(shù)同學(xué)都熟悉、并不難想象或理解的現(xiàn)象，但第一次能做對(duì)的同學(xué)并不多，其中的原因之一就是不善于在分析物理過程的同時(shí)正確地作出情境示意圖，借助情境圖來找出時(shí)間和空間上的量與量之間的關(guān)系?！窘馕觥?1.由牛頓第二定律： lmg=mal 由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)： v12=2al x1 2.桌布從突然以恒定加速度a開始抽動(dòng)至圓盤剛離開桌布這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程。設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷時(shí)