高考物理傳送帶中的動力學(xué)問題

1、高考物理傳送帶中的動力學(xué)問題第1頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四物體為什么會沿皮帶向上運動？第2頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四1、物體間相互接觸、擠壓；2、接觸面不光滑； 3、物體間有相對運動趨勢或相對運動。 知識點回顧：一、摩擦力的產(chǎn)生條件第3頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四加速度 a運動情況受力情況二、動力學(xué)兩類基本問題v=v0+atx=vot+at2v2-v02=2ax運動分析受力分析 F合=ma運動學(xué)公式知識點回顧：第4頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四按放置分: 水平、傾斜1傳送帶

2、問題分類ABm第5頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四 力的問題 物體與傳送帶之間的相互作用力2、難點分析 運動的問題 物體相對地面、相對傳送帶的運動情況第6頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四（1）參考系的正確選擇是解題的關(guān)鍵。 運動分析中根據(jù)合外力和初速度明確物體的運動性質(zhì)是以地面為參考系的，根據(jù)運動學(xué)公式計算時，公式中的運動學(xué)量v、a、s都是以地為參考系的。3傳送帶問題解題策略第7頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四2傳送帶問題解題策略 首先根據(jù)初始條件比較 物體對地的速度 v物與v傳的大小與方向，明確物體受到的摩擦力的種

3、類及其規(guī)律,畫出受力圖，然后分析出物體受的合外力和加速度大小和方向，結(jié)合物體的初速度確定物體的運動性質(zhì),。 其次是畫好運動過程草圖。（2）受力分析和運動分析是解題的基礎(chǔ)。第8頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2

4、。（1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大小；（2）求行李從A運動到B的時間；第9頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四fmgFNv所以，從A運動到B的時間t=t1+t2=2.5s1t/s01v/ms-1a由牛頓第二定律得fma 代入數(shù)值，得ag=1m/s2 （1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??；（2）求行李從A運動到B的時間；解析：（1）行李受的滑動摩擦力fmg 代入數(shù)值，得f4N mgFN解析：（ 2）設(shè)行李做勻加速運動的時間為t1，行李加速運動的末速度為v1m/s。則：vat1 代入數(shù)值，得： t11s 勻加速運動的位移為x1=a1t

5、12=0.5m接著做勻速運動的位移x2=l-x1=1.5m勻速運動的時間t2= x2/v=1.5sv第10頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??；（2）求

6、行李從A運動到B的時間；特別注意:物體和傳送帶等速時刻是摩擦力的大小、方向突變的臨界點、也是物體的運動性質(zhì)發(fā)生變化的臨界點。第11頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大

7、小與加速度大??；（2）求行李從A運動到B的時間；（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。第12頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四解析在行李做勻加速運動的時間t1內(nèi)，傳送帶運動的位移為x傳=vt1=1mx傳x1x（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度?；泻圹E的長度為x=x傳-x1=0.5m特別注意:畫好運動過程草圖第13頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶

8、對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??；（2）求行李從A運動到B的時間；（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。（4）如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率。第14頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四解析行李從A勻加速運動到B時，傳送時間最短。則：lat2min 代入數(shù)值，得tmin2s （4）如果提高傳送帶的運行速率，行

9、李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率。1t/s01v/ms-1avmintmin傳送帶對應(yīng)的最小運行速率vminatmin 代入數(shù)值，解得 vmin2m/s 第15頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四1.滑動摩擦力消失；2.滑動摩擦力突變?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面為參考系；2.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？3.判斷傳送帶長度臨界之前是否滑出？三、畫圖:1.受力分析圖；2.畫運動草圖；3.v-t圖。 一、受力分析： 傳送帶模型

10、中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在V物與V傳相同的時刻） 小結(jié)第16頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為=37，其以4m/s的速度向上運行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.8，AB間(B為頂端)長度為25 m試回答下列問題：(1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2)第17頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四(1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2)解：物體做勻加速運動過程中，由牛頓第二定律mg cos37-mg sin37=ma

11、得a=0.4m/s2加速至10m/s位移為x1=v2/2a=20m，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。fmgFN37fmgFN受力分析的關(guān)鍵是摩擦力的分析。對于傾斜傳送帶一般需要結(jié)合mgsin , mgcos的大小關(guān)系進(jìn)行分析。（比較 與tan）說明:物體和傳送帶等速時刻是摩擦力的大小、方向變化的臨界點、物體運動性質(zhì)變化的臨界點。第18頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為=37，其以4m/s的速度向上運行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.8，AB間(

12、B為頂端)長度為25 m試回答下列問題：(1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)；(2)物體從A到B的時間為多少?(g=10m/s2)第19頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四10t/s04v/ms-1a(2)物體從A到B的時間為多少?(g=10m/s2) 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所以物體從A到B的時間為t=t1+t2=11.25s第20頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四1.滑動摩擦力消失；2.滑動摩擦力突變?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

13、選擇地面為參考系；2.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？3.判斷傳送帶長度臨界之前是否滑出？三、畫圖:1.受力分析圖；2.畫運動草圖；3.v-t圖。 一、受力分析： 傳送帶模型中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在V物與V傳相同的時刻） 小結(jié)第21頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四練習(xí)水平的淺色長傳送帶上放置一質(zhì)量為0.5kg的煤塊。煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.2。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=3m/s2開始運動，其速度達(dá)到v=6m/s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一段黑色痕跡后，煤塊

14、相對傳送帶不再滑動。g取10m/s2。(1)請你從物理學(xué)角度簡要說明黑色痕跡形成的原因，并求此過程中煤塊所受滑動摩擦力的大小(2)求：黑色痕跡的長度答案:（1）有相對運動；1N(2)3m第22頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四2.傳送帶與地面的傾角為37，從A端到B端的長度為16m，傳送帶以v0=10m/s的速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為=0.5，試分析物體從A端運動到B端的運動性質(zhì),并求出加速度.(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第23頁，共28頁，202

15、2年，5月20日，23點21分，星期四【2】傳送帶與地面的傾角為37，從A端到B端的長度為16m，傳送帶以v0=10m/s的速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為=0.5，求物體從A端運動到B端所需的時間是多少？加速度a2=gsin-ugcos=2m/s2再下滑余下的11m位移 S=v0t+a2t22得：t2=1s 總用時t=t1+t2=2s.fmgFNfmgFN解：小物體剛放到A點至運動到10m/s 過程中,物體受摩擦力作用方向向下,故 a1=gsin+gcos=10m/s2下滑1s時間后速度達(dá)到10m/s,發(fā)生位移x1

16、=a1t12 =5m.小物體速度達(dá)10m/s后,由于最大靜摩擦力不足以使其相對皮帶靜止,故繼續(xù)做加速運動。(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第24頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四(二）傳送帶中的能量問題傳送帶問題功能關(guān)系應(yīng)用第25頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四功能關(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）如物體無初速放在水平傳送帶上，物體先做勻加速運動，達(dá)到初速度的速度后再做勻速運動。則物體做勻加速運動的位移大小等于物體相對于傳送帶的位移大小，則在整個加速過程中物體獲得的動能EK ，用功和能的觀點分析傳送帶問題LBADCL第26頁，共28頁，2022年，5月20日，23點21分，星期四例1、如圖所示，水平長傳送帶始終以速度v=3m/s勻速運動?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m=1kg的物塊放于左端（無初速度）。最終物體與傳送帶一起以3m/s的速度運動，在物塊由速度為零增加至v=3m/s的過程中，求