物理與STSE 第四章

1、.物理與STSE典題訓練【情境提取】物理知識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輸?shù)街付ㄎ恢冒鍓K模型交通運輸類:汽車以較大的加速度加速或減速時,車上的貨物會發(fā)生相對滑動【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間最短,想到“等時圓模型。3.看到“物體在傳送帶上滑動,要注意物體是否能到達與傳送帶相對靜止的狀態(tài)。4.看到“板塊模型要考慮“二者之間是否發(fā)生相對滑動。【典題訓練】1.如下圖,一長木板在程度地面上運動,在某時刻t=0將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上,物塊與木板的質量相等,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,木板運動的速度時間圖象可能是圖中的【解析】選A。放上小物塊后,長木板受到小物塊施加的向左的滑動摩擦力和地面向左的滑動摩擦力,在兩力的共同作用下減速,小物塊受到向右的滑動摩擦力作用,做勻加速運動,當兩者速度相等后,可能以共同的加速度一起減速,直至速度為零,共同減速時的加速度小于木板剛開場運動時的加速度,故A正確,B、C錯誤;由于程度面有摩擦,故兩者不可能一起勻速運動,D錯誤。2.某飛機場利用如下圖的傳送帶將地面上的貨物運送到飛機上,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動。在傳送帶底端A輕放上一質量m=5 kg的貨物,貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=32。求貨物從A端運送到B端所需的時間。g取10 m/s2【解析】以貨物為研究對象,由牛頓第二定律得mgcos 30°-mgsin 30°=ma解得a=2.5 m/s2貨物勻加速運動時間t1=va=2 s貨物勻加速運動位移x1=12at12=5 m然后貨物做勻速運動,運動位移x2=L-x1=5 m勻速運動時間t2=x2v=1 s所以貨物從A到B所需的時間t=t1+t2=3 s。答案:3 s【補償訓練】1.如圖,在設計三角形的屋頂時,為了使雨水能盡快地從屋頂流下,并認為雨水是

4、從靜止開場由屋頂無摩擦地流動。求:在屋頂寬度2L一定的條件下,屋頂?shù)膬A角應該多大?雨水流下的最短時間是多少?【解析】如下圖,通過屋頂作垂線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)“等時圓規(guī)律,雨水沿A2B運動的時間最短,且最短時間為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為L,現(xiàn)有一個小環(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的時間?！窘馕觥靠梢砸設為圓心,以 L為半徑畫一個圓。根據(jù)“等時圓的規(guī)律可知,從A滑到B的時間等于從A點沿直徑到底端D的時間,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,長度均為l=2.5 m,質量均為m2=150 kg,現(xiàn)有一小滑塊以速度v0=6 m/s沖上木板A左端,小滑塊質量m1=200 kg,滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為1,木板與地面間的動摩擦因數(shù)2=0.2。最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,取g=10 m/s21假設滑塊滑上木板A時,木板不動,而滑上木板B時,木板B開場滑動,求1應滿足的條

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