物理與STSE 第四章

1、.物理與STSE典題訓(xùn)練【情境提取】物理知識(shí)STSE中的情境傳送帶模型皮帶傳送類:傳送帶靠摩擦力將物體運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢冒鍓K模型交通運(yùn)輸類:汽車以較大的加速度加速或減速時(shí),車上的貨物會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)【信息破譯】1.看到“光滑,想到“物體所受摩擦力為零。2.看到“沿斜面或斜桿滑下的時(shí)間最短,想到“等時(shí)圓模型。3.看到“物體在傳送帶上滑動(dòng),要注意物體是否能到達(dá)與傳送帶相對(duì)靜止的狀態(tài)。4.看到“板塊模型要考慮“二者之間是否發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)?！镜漕}訓(xùn)練】1.如下圖,一長(zhǎng)木板在程度地面上運(yùn)動(dòng),在某時(shí)刻t=0將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上,物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦,物塊與木板間

2、的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上。在物塊放到木板上之后,木板運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象可能是圖中的【解析】選A。放上小物塊后,長(zhǎng)木板受到小物塊施加的向左的滑動(dòng)摩擦力和地面向左的滑動(dòng)摩擦力,在兩力的共同作用下減速,小物塊受到向右的滑動(dòng)摩擦力作用,做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩者速度相等后,可能以共同的加速度一起減速,直至速度為零,共同減速時(shí)的加速度小于木板剛開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度,故A正確,B、C錯(cuò)誤;由于程度面有摩擦,故兩者不可能一起勻速運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。2.某飛機(jī)場(chǎng)利用如下圖的傳送帶將地面上的貨物運(yùn)送到飛機(jī)上,傳送帶與地面的夾角=30°,傳送帶兩端A、B的間隔 L=10 m,傳送帶以v=5 m

3、/s的恒定速度勻速向上運(yùn)動(dòng)。在傳送帶底端A輕放上一質(zhì)量m=5 kg的貨物,貨物與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=32。求貨物從A端運(yùn)送到B端所需的時(shí)間。g取10 m/s2【解析】以貨物為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得mgcos 30°-mgsin 30°=ma解得a=2.5 m/s2貨物勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1=va=2 s貨物勻加速運(yùn)動(dòng)位移x1=12at12=5 m然后貨物做勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)位移x2=L-x1=5 m勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=x2v=1 s所以貨物從A到B所需的時(shí)間t=t1+t2=3 s。答案:3 s【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖,在設(shè)計(jì)三角形的屋頂時(shí),為了使雨水能盡快地從屋頂流下,并認(rèn)為雨水是

4、從靜止開(kāi)場(chǎng)由屋頂無(wú)摩擦地流動(dòng)。求:在屋頂寬度2L一定的條件下,屋頂?shù)膬A角應(yīng)該多大?雨水流下的最短時(shí)間是多少?【解析】如下圖,通過(guò)屋頂作垂線AC與程度線BD相垂直;并以L為半徑、O為圓心畫一個(gè)圓與AC、BC相切。然后,畫傾角不同的屋頂A1B、A2B、A3B從圖可以看出:在不同傾角的屋頂中,只有A2B是圓的弦,而其余均為圓的割線。根據(jù)“等時(shí)圓規(guī)律,雨水沿A2B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短,且最短時(shí)間為tmin =2dg=2×2Lg=2Lg而屋頂?shù)膬A角那么為tan =LL=1=45°答案:45°2Lg2.如圖,在斜坡上有一根旗桿長(zhǎng)為L(zhǎng),現(xiàn)有一個(gè)小環(huán)從旗桿頂部沿一根光滑鋼絲AB滑至斜坡

5、底部,又知OB=L。求小環(huán)從A滑到B的時(shí)間?！窘馕觥靠梢砸設(shè)為圓心,以 L為半徑畫一個(gè)圓。根據(jù)“等時(shí)圓的規(guī)律可知,從A滑到B的時(shí)間等于從A點(diǎn)沿直徑到底端D的時(shí)間,所以有tAB=tAD=2dg=4Lg=2Lg答案:2Lg3.如下圖,地面依次排放兩塊完全一樣的木板A、B,長(zhǎng)度均為l=2.5 m,質(zhì)量均為m2=150 kg,現(xiàn)有一小滑塊以速度v0=6 m/s沖上木板A左端,小滑塊質(zhì)量m1=200 kg,滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)2=0.2。最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,取g=10 m/s21假設(shè)滑塊滑上木板A時(shí),木板不動(dòng),而滑上木板B時(shí),木板B開(kāi)場(chǎng)滑動(dòng),求1應(yīng)滿足的條

6、件。2假設(shè)1=0.4,求滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間。結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示【解析】1滑上木板A時(shí),木板不動(dòng),由受力分析得1m1g2m1+2m2g假設(shè)滑上木板B時(shí),木板B開(kāi)場(chǎng)滑動(dòng),由受力分析得1m1g>2m1+m2g代入數(shù)據(jù)得0.35<10.52假設(shè)1=0.4,那么貨物在木板A上滑動(dòng)時(shí),木板不動(dòng)。設(shè)貨物在木板A上做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得1m1g=m1a1解得a1=4 m/s2由-2a1l=v12-v02到達(dá)B板時(shí)的速度v1=4 m/s在A板上滑動(dòng)時(shí)間由v1=v0-v1a1解得t1=0.5 s滑塊滑上B板時(shí)B運(yùn)動(dòng),由1m1g-2m1+m2g=m2a2解得a2=23 m/s2速度一樣時(shí)a2t2=v1-a1t2解得t2=67 s相對(duì)位移x=v1+v共2t2-v共2t2=v12t2=127 m<2.5 m物塊與板B能到達(dá)共同速度:v共=a2t2=47