高一物理知識講解涉及到傳送帶問題解析專題含答案解析

波及到傳遞帶問題分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】能用動力學(xué)看法剖析解決多傳遞帶問題【重點梳理】重點一、傳遞帶問題的一般解法1.確定研究對象；2.受力剖析和運動剖析,逐個摩擦力f大小與方向的突變對運動的影響；⑴受力剖析：F的突變發(fā)生在物體與傳遞帶共速的時刻,可能出現(xiàn)f消逝、變向或變成靜摩擦力,要注意這個時刻.⑵運動剖析：注意參照系的選擇,傳遞帶模型中選地面為參照系；注意判斷共速時刻并判斷今后物體與帶之間的f變化進而判斷物體的受力狀況,確定物體是勻速運動、勻加快運動仍是勻減速運動；注意判斷帶的長度,臨界以前能否滑出傳遞帶.⑶注意繪圖剖析：正確畫出受力剖析圖、運動草圖、v-t圖像.3.由正確受力剖析、清楚的運動形式判斷,再聯(lián)合牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律求解.重點二、剖析物體在傳遞帶上怎樣運動的方法1、剖析物體在傳遞帶上怎樣運動和其余狀況下剖析物體怎樣運動方法完整同樣,可是傳遞帶上的物體受力狀況和運動狀況也有它自己的特色.詳細方法是：(1)剖析物體的受力狀況在傳遞帶上的物體主假如剖析它能否遇到摩擦力、它遇到的摩擦力的大小和方向怎樣、是靜摩擦力仍是滑動摩擦力.在受力剖析時,正確的理解物體相關(guān)于傳遞帶的運動方向,也就是弄清楚站在傳遞帶上看物體向哪個方向運動是至關(guān)重要的！因為是否存在物體與傳遞帶的相對運動、相對運動的方向決定著物體能否遇到摩擦力和摩擦力的方向.(2)明確物體運動的初速度剖析傳遞帶上物體的初速度時,不只要剖析物體對地的初速度的大小和方向,同時要重視剖析物體相關(guān)于傳遞帶的初速度的大小和方向,這樣才能明確物體遇到摩擦力的方向和它對地的運動狀況.弄清速度方向和物體所受協(xié)力方向之間的關(guān)系物體對地的初速度和合外力的方向同樣時,做加快運動,相反時做減速運動；同理,物體相關(guān)于傳遞帶的初速度與合外力方向同樣時,相對做加快運動,方向相反時做減速運動.2、常有的幾種初始狀況和運動狀況剖析(1)物體對地初速度為零,傳遞帶勻速運動,(也就是將物體由靜止放在運動的傳遞帶上)物體的受力狀況和運動狀況如圖1所示：此中V是傳遞帶的速度,V10是物體相關(guān)于傳遞帶的初速度,物體必然在滑動摩擦力的作用下相關(guān)于地做初速度為零的勻加快直線運動.其加快度由牛頓第二定律■=此...掰.,求得■二今在一段時間內(nèi)物體的速度小于傳遞帶的速度,物體那么相關(guān)于傳遞帶向后做減速運動,假如傳遞帶的長度足夠長的話,最后物體與傳遞帶相對靜止,以傳遞帶的速度V共同勻速運動.〔2〕物體對地初速度不為零其大小是V20,且與V的方向同樣,傳遞帶以速度V勻速運動,〔也就是物體沖到運動的傳遞帶上〕①假定％.的方向與V的方向同樣且V20小于V,那么物體的受力狀況如圖1所示完整同樣,物體相關(guān)于地做初速度是-的勻加快運動,直至與傳遞帶抵達共同速度勻速運動.②假定30的方向與V的方向同樣且V20大于V,那么物體相關(guān)于傳遞帶向前運動,它遇到的摩擦力方向向后,如圖2所示,摩擦力f的方向與初速度V20方向相反,物體相關(guān)于地做初速度是V20的勻減速運動,一直減速至與傳遞帶速度同樣,以后以V勻速運動.〔3〕物體對地初速度V20,與V的方向相反

______-y圖2〔更大于V如圖3所示：物體先沿著,.的方向做勻減速直線運動直至對地的速度為零.而后物體反方向〔也就是沿著傳遞帶運動的方向〕做勻加快直線運動.①假定V2.小于V,物體再次回到出發(fā)點時的速度變成-V20,全過程物體遇到的摩擦力大小和方向都沒有改變.②假定V20大于V,物體在未回到出發(fā)點以前與傳遞帶抵達共同速度V勻速運動.小八產(chǎn)見『V?VJOVhzS圖二〔叫與V反向的情說明：上述剖析都是以為傳遞帶足夠長,假定傳遞帶不是足夠長的話,在圖2和圖3中物體完整可能以不一樣的速度從右邊走開傳遞帶,應(yīng)該對題目的條件惹起重視.重點三、物體在傳遞帶上相關(guān)于傳遞帶運動距離的計算①弄清楚物體的運動狀況,計算出在一段時間內(nèi)的位移②計算同一段時間內(nèi)傳遞帶勻速運動的位移③兩個位移的矢量之一=X2-X1就是物體相關(guān)于傳遞帶的位移.【典型例題】種類一、時間類傳遞帶問題例1、以下列圖,傳遞帶與地面成夾角.=37.,以10m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動,在傳遞帶上端輕輕地放一個質(zhì)量m=0.5kg的物體,它與傳遞帶間的動摩擦因數(shù).=0.5,傳遞帶從A,B的長度L=16m,那么物體從A到B需要的時間為多少？【思路點撥】物體放上傳遞帶此后,開始一段時間,做勻加快直線運動；速度抵達所受摩擦力狀況10m/s,需進一步判斷才能確定物體的運動形式.【答案】2s【分析】物體放上傳遞帶此后,開始一段時間,其運動加快度--------------------------------mgsinmgcos10m/s2am.這樣的加快度只好保持到物體的速度抵達10m/s為止,其對應(yīng)的時間和位移分別為：v102〞ti一——s1s,si——5m<16ma102a此后物體遇到的摩擦力變成沿傳遞帶向上,其加快度大小為〔因為mgsin..mgcos,〕.mgsinmgcos2a2-----------------------------------------------2m/s.m12.一2設(shè)物體達成節(jié)余的?移s2所用的時間為t2,那么s20t2—a2t22,11m=10t2t22解得：t211s,或.11s〔舍去〕所以：t總1s1s2s.【總結(jié)升華】該題目的重點就是要剖析好各階段物體所受摩擦力的大小和方向

,假定

0,75,第二階段物體將和傳遞帶相對靜止一同向下勻速運動；假定

L〈5m,物體將向來加快運動

.

所以,

在解答此類題目的過程中,

對這些可能出現(xiàn)兩種結(jié)果的特別過程都要進行判斷

.貫通交融【變式

1】以下列圖

,

傳遞帶與地面成夾角

.

=37.,

以10m/s

的速度順時針轉(zhuǎn)動

,在傳遞帶下端輕輕地放一個質(zhì)量

m=0.5kg

的物體,

它與傳遞帶間的動摩擦因數(shù)

.

=0.9,

傳遞帶從

ZB

的長度

L=50m,

那么物體從A

至

ij

B

需要的時間為多少？【答案】9.16s【分析】物體放上傳遞帶此后,開始一段時間,其運動加快度mgcosmgsin2——a--------------1--------1.2m/s.m這樣的加快度只好保持到物體的速度抵達

10m/s

為止,

其對應(yīng)的時間和位移分別為：2t1

—

也s8.33s,a1.2

s1

一

41.67m2a

<50m此后物體遇到的摩擦力變成沿傳遞帶向上

,其加快度大小為零〔因

mgsin0<mgcos

.

〕.設(shè)物體達成節(jié)余的位移

s2所用的時間為

t2

,那么

s2

0t2,50m-41.67m=

10t2所以：t總=8.33s+0.833s=9.16so解得：t2=0.833s,【總結(jié)】該題目的重點就是要剖析好各階段物體所受摩擦力的大小和方向,并對物體加快到與傳遞帶有同樣速度時,能否已經(jīng)抵達傳遞帶頂端進行判斷

.【高清課程：波及傳遞帶問題例析

例3】【變式

2】如圖,

一水平傳遞帶長度為

20m,

以

2m/s

的速度做勻速運動

,某物體與傳遞帶間動摩擦因數(shù)為

0.1,那么從把該物體由靜止放到傳遞帶的一端開始

,至抵達另一端所需時間

為多少?gB10m/s

2.【變式

3】(2021

合肥市期末考

)

以下列圖,

方形木箱質(zhì)量為

M,其內(nèi)用兩輕繩將一質(zhì)量

m1.0kg

的小球懸掛于

P、Q

兩點,

兩細繩與水平的車頂面的夾角分別為

60°和

30°.水平傳遞帶

AB

長l24m,以v12m/s

的速度順時針轉(zhuǎn)動

,木箱與傳遞帶間動摩擦因數(shù)

(1

0.6,

(g=10m/s

2)求：(1)設(shè)木箱為質(zhì)點,且木箱由靜止放到傳遞帶上,那么經(jīng)過多長時間木箱能夠從A運動到傳遞帶的另一端B處；木箱放到傳遞帶上A點后,在木箱加快的過程中,繩P和繩Q的張力大小分別為多少？【分析】(1)木箱由靜止放到傳遞帶上,開始過程,依據(jù)牛頓第二定律得對木箱：MgMa,ag0.610m/s26m/s221—12m木箱加快位移：x2a木箱加快時間：t1-2saXI12m<l24m所以還要在傳遞帶上勻速后一段距離木箱勻速時運動的時間：l-x1vt2,解得：t21s所以木箱從A運動到傳遞帶另一端B處經(jīng)歷時間tt1t23s(2)當(dāng)繩P挺直但為拉力時mgtan30msb0木箱加快階段a6m/s2>a0g所以小球已經(jīng)飄起,P已經(jīng)廢弛故Tp.；此時有JTQ2mg2ma解得：TQ2?可N種類二、印跡類傳遞帶問題【高清課程：波及傳遞帶問題例析

例5】例2.在民航和火車站能夠看到用于對行李進行安全檢查的水平傳遞帶

,

當(dāng)游客把行李輕放到傳遞帶上后

,傳遞帶將會帶動行李運動

.

傳遞帶勻速行進的速度為

0.25m/s,

質(zhì)量為

5kg

的木箱在傳遞帶上相對滑動時所受的摩擦力為

30N,那么,

這個木箱放在傳遞帶上后

,傳遞帶大將留下的摩擦印跡長約為〔

〕A.10mmD.20mm【思路點撥】木箱放上傳遞帶此后傳遞帶靜止.【答案】C

,開始一段時間

,做勻加快直線運動；速度抵達

0.25m/s

后,

木箱相對【分析】解法一：行李加快到0.25m/s所用的時間：t=v0=0至s=0.042sa6121____2行李的位移：X行李=-at2=—6〔0.042〕2m0.0053m22傳遞帶的位移：x傳遞帶=V〕t=0.250.042m=0.0105m摩擦印跡的長度：xx傳遞帶x行李0.0052m5mm_VO〔求行李的位移時還能夠用行李的均勻速度乘以時間,行李做初速為零的勻加快直線運動,V一.〕2解法二：以勻速行進的傳遞帶作為參照系

.設(shè)傳遞帶水平向右運動

.木箱剛放在傳遞帶上時

,相關(guān)于傳遞帶的速度

v=0.25m/s,

方向水平向左

.

木箱遇到水平向右的摩擦力

F

的作用,

做減速運動

,速度減為零時

,與傳遞帶保持相對靜止.2木箱做減速運動的加快度的大小為

a=6m/s2

2木箱做減速運動到速度為零所經(jīng)過的行程為

x?——-m0.0052m5mm2a26即留下

5mm

?的摩擦印跡

.【總結(jié)升華】剖析清楚行李和傳遞帶的運動狀況

,相對運動經(jīng)過速度位移關(guān)系是解決該類問題的重點

.貫通交融【變式

1】一水平的淡色長傳遞帶上擱置一煤塊

〔可視為質(zhì)點〕

,煤塊與傳遞帶之間的動摩擦因數(shù)為

.

初始時,

傳遞帶與煤塊都是靜止的

.

現(xiàn)讓傳遞帶以恒定的加快度

a.開始運動

,

當(dāng)其速度抵達

V.后,

便以此速度做勻速運動.經(jīng)過一段時間,煤塊在傳遞帶上留下了一段黑色印跡后,煤塊相關(guān)于傳遞帶不再滑動.求此黑色印跡的長度.1(■g)2a0g【分析】方法一：依據(jù)“傳遞帶上有黑色印跡〞可知,煤塊與傳遞帶之間發(fā)生了相對滑動,煤塊的加快度a小于傳遞帶的加速度a°.依據(jù)牛頓運動定律,可得ag設(shè)經(jīng)歷時間t,傳遞帶由靜止開始加快到速度等于V煤塊那么由靜止加快到v,有0,v0a0tvat因為a<a°,故v<vo,煤塊持續(xù)遇到滑動摩擦力的作用.再經(jīng)過時間t',煤塊的速度由v增添到vo,有vovat'今后,煤塊與傳遞帶運動速度同樣,相關(guān)于傳遞帶不再滑動,不再產(chǎn)生新的印跡.設(shè)在煤塊的速度從0增添到vo的整個過程中,傳遞帶和煤塊挪動的距離分別為S和S,有01.2v2S0一a°tv°ts—22a傳遞帶上留下的黑色印跡的長度ls0sv；(a.g)由以上各式得2ag°【小結(jié)】本方法的思路是整體剖析兩物體的運動狀況,分別對兩個物體的全過程求位移.方法二：第一階段：傳遞帶由靜止開始加快到速度v°,設(shè)經(jīng)歷時間為t,煤塊加快到v,有vt①vatgt②0a0傳遞帶和煤塊的位移分別為si和S2,s1—a0t2③s2—at2—gt2④222第二階段：煤塊持續(xù)加快到v.,設(shè)經(jīng)歷時間為t,有v0vgt⑤傳遞帶和煤塊的位移分別為s3和s4,有7v0t⑥s4Vt?gt2⑦傳遞帶上留下的黑色印跡的長度lsis3s2s42由以上各式得lv0-(a0——S2%g【小結(jié)】本方法的思路是分兩段剖析兩物體的運動狀況,分別對兩個物體的兩個階段求位移,最后再找相對位移關(guān)系.方法三：傳遞帶加快到v°,有v0a0t①傳遞帶相對煤塊的速度v(a0g)t②傳遞帶加快過程中,傳遞帶相對煤塊的位移【相對初速度為零,相對加快度是a0g】I1,li-a°gt2a0gt,相對加快度是g]傳遞帶勻速過程中,傳遞帶相對煤塊的位移【相對初速度為l2

2.2a°gt2a°2.2整個過程中傳遞帶相對煤塊的位移即印跡長度1aOgt慮1v2(a°g)由以上各式得2a°g【小結(jié)】本方法的思路是用相對速度和相對加快度求解.重點是先選定好過程,而后對過程進行剖析,找準(zhǔn)相對初末速度、相對加快度.方法四：用圖象法求解畫出傳遞帶和煤塊的V—t圖象,以下列圖.此中t1—,t2a°黑色印跡的長度即為暗影局部三角形的面積,有:1tl)1/V°v°v2(a°g)-v°2-°)°(tv(2ag22ga°,【小結(jié)】本方法的思路是運用在速度一時間圖象中圖線與其所對應(yīng)的時間軸所包圍圖形的面積能夠用來表示該段時間內(nèi)的位移這個知識點,來進行求解,本方法不是根本方法,不易想到,但假定能將它理解透,做到交融貫串,在解決相應(yīng)問題時,就能夠多一種方法.【總結(jié)升華】本題題目中明確寫道：“經(jīng)過一段時間,煤塊在傳遞帶上留下一段黑色印跡后,煤塊相關(guān)于傳遞帶不再滑動.〞這就說明第一階段傳遞帶的加快度a°大于煤塊的加快度g.當(dāng)傳遞帶速度抵達v0時,煤塊速度vv°,此過程中傳遞帶的位移大于煤塊的位移.接下來煤塊還要持續(xù)加快到v°,傳遞帶那么以v°做勻速運動.兩階段的物體位移之差即為印跡長度.辦理物體和傳遞帶的運動學(xué)識題時,既要考慮每個物體的受力狀況及運動狀況,又要考慮到它們之間的聯(lián)系與差別,只有這樣,才能從整體上掌握題意,選擇規(guī)律時才能駕輕就熟.【變式2】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,如圖所示,盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為.1,盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為.2.現(xiàn)突然以恒定加快度a將桌布抽離桌面,加快度方向是水平的且垂直于AB邊.假定圓盤最后未從桌面掉下,那么加快度a知足的條件是什2【分析】1.由牛頓第二定律：1mgma|由運動學(xué)知識:

vi22alx12.桌布從突然以恒定加快度a開始抽動至圓盤剛走開桌布這段時間內(nèi)做勻加快運動的過程.設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷時間為t,在這段時間內(nèi)桌布挪動的距離為x.?一.1212由運動學(xué)知識：x1at2③x11alt2④22-1.Q而x-Lx1⑤23.圓盤走開桌布后在桌面上做勻減速直線運動的過程.設(shè)桌面長為L,開始時,桌布、圓盤在桌面上的地點如圖甲所示；圓盤位于桌面的中央,桌布的最左側(cè)位于桌面的左側(cè)處.因為桌布要從圓盤下抽出,桌布與圓盤之間必有相對滑動,圓盤在摩擦力作用下有加快度,其加快度a應(yīng)小于桌布的加快度a,但二者的方向是同樣的.當(dāng)桌布與圓盤剛分離時,圓盤與桌布的地點如圖乙所示.1圓盤向右加快運動的距曷為x1,桌布向右加快運動的距曷為一L+x1.圓盤曷開桌布后,在