新教科版第3章專題提升課5傳送帶模型板塊模型課件（25張）

專題提升課5傳送帶模型板塊模型第三章專題概要:1.對于傳送帶模型和板塊模型,相對運動的方向?qū)⒅苯佑绊懩Σ亮Φ姆较?因此,搞清楚相對運動方向是解決問題的前提。2.判斷相互接觸的物體間是否發(fā)生相對滑動可以采用假設(shè)法。假設(shè)兩物體保持相對靜止,先用整體法求整體的加速度,再用隔離法求物體之間的摩擦力,比較所求摩擦力與最大靜摩擦力的大小,判定實際運動狀態(tài)。3.相互接觸的物體達到共速時摩擦力會發(fā)生突變,具體如何改變要根據(jù)具體情況判斷。4.對于“多對象多過程”問題,一定要把復(fù)雜的過程拆分,畫好運動草圖,找出位移、速度、時間等物理量間的關(guān)系。考點一傳送帶模型(師生共研)1.水平傳送帶(1)模型情境(2)水平傳送帶問題分析求解的關(guān)鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷。判斷摩擦力時要注意比較物體的運動速度與傳送帶的速度,也就是分析物體在運動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等。物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻。2.傾斜傳送帶(1)模型情境(2)傾斜傳送帶問題分析求解的關(guān)鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況,從而確定其是否受到滑動摩擦力作用。如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進一步確定其大小和方向,然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況。當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時,物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變。3.傳送帶問題的解題思路

典例1.如圖所示,有一條沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動的傳送帶,其速度v=4m/s,傳送帶與水平面間的夾角為θ=37°,現(xiàn)將一質(zhì)量m=1kg的物塊輕放在其底端(物塊可視為質(zhì)點),與此同時,給物塊施加沿傳送帶方向向上的恒力F=8N,經(jīng)過一段時間,物塊運動到了離地面高為h=2.4m的平臺上。已知物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求物塊從傳送帶底端運動到平臺上所用的時間。(2)若在物塊與傳送帶達到相同速度時,立即撤去恒力F,計算物塊還需經(jīng)過多長時間離開傳送帶以及離開時的速度大小(結(jié)果用根式表示)。思維點撥

對物塊受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求解加速度,注意共速前后滑動摩擦力方向發(fā)生突變。對物塊兩個加速過程進行運動分析,注意運動參量之間的聯(lián)系,以地面為參考系。明確力F撤去后,因為物塊的受力情況發(fā)生變化,所以物塊運動情況發(fā)生突變。解析

(1)對物塊受力分析可知,物塊先在恒力作用下沿傳送帶方向向上做初速度為零的勻加速運動,直至速度與傳送帶的速度相同由牛頓第二定律得F+μmgcos

θ-mgsin

θ=ma1代入數(shù)據(jù)解得a1=6

m/s2物塊與傳送帶共速后,對物塊進行受力分析可知,物塊受到的摩擦力的方向改變,因為F=8

N,而重力沿傳送帶向下的分力和最大靜摩擦力之和為10

N,所以物塊將隨傳送帶勻速上升(2)若共速后撤去恒力F,因為mgsin

θ>μmgcos

θ,對物塊進行受力分析可知,物塊將減速向上運動有mgsin

θ-μmgcos

θ=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2=2

m/s2經(jīng)判斷,物塊在速度減到零之前,已經(jīng)從傳送帶上端離開,設(shè)物塊還需時間t'離開傳送帶,離開時的速度大小為v',則由運動學(xué)公式有v2-v'2=2a2(x-x1)對點演練1.(多選)如圖所示,在水平面上有一傳送帶以速率v1沿順時針方向運動,傳送帶速度保持不變,左、右兩端各有一個與傳送帶等高的光滑水平面和傳送帶相連(緊靠但不接觸),現(xiàn)有一物體在右端水平面上以速度v2向左運動,物體速度隨時間變化的圖像可能的是(

)答案

ABD解析

若物體在傳送帶上先減速向左滑行,有可能速度減為零,然后物體會在滑動摩擦力的作用下向右加速,加速度不變;如果v1>v2,物體向右運動時會一直加速,當(dāng)速度大小增大到等于v2時,物體恰好離開傳送帶,有v2'=v2;如果v1≤v2,物體向左的速度減至零后會在滑動摩擦力的作用下向右加速,當(dāng)速度增大到等于傳送帶速度時,物體還在傳送帶上,之后不受摩擦力,物體與傳送帶一起向右勻速運動,有v2'=v1;若物體在傳送帶上減速向左滑行,直接從傳送帶左側(cè)滑出傳送帶,則末速度一定小于v2,A、B、D三項正確,C項錯誤?？键c二板塊模型(師生共研)1.模型特征滑塊—木板模型(如圖甲所示),涉及摩擦力分析、相對運動、摩擦生熱。多次相互作用,屬于多物體、多過程問題,知識綜合性較強,對能力要求較高,故頻現(xiàn)于高考試卷中。另外,常見的子彈射擊滑塊(如圖乙所示)、圓環(huán)在直桿中滑動(如圖丙所示)都屬于滑塊類問題,處理方法與滑塊—木板模型類似。2.兩種類型

3.分析板塊模型時的一個轉(zhuǎn)折和兩個關(guān)聯(lián)

4.分析板塊模型的四點注意(1)用隔離法分析滑塊和木板的受力,分別求出滑塊和木板的加速度。(2)建立滑塊位移、木板位移、滑塊相對木板位移之間的關(guān)系式。(3)不要忽略滑塊和木板的運動存在等時關(guān)系。(4)在運動學(xué)公式中,位移、速度和加速度都是相對地面的。典例2.如圖所示,將“┚”形工件放在水平地面上,靜置于工件上的小滑塊與擋板相距L=2.4m,已知滑塊的質(zhì)量m1=3kg,與工件間的動摩擦因數(shù)μ1=0.20;工件的質(zhì)量m2=5kg,與地面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.50;現(xiàn)在工件左端施加F=52N的水平推力,作用時間t0=10s,之后滑塊與擋板發(fā)生碰撞,g取10m/s2。求:(1)撤掉F時工件的速度大小;(2)撤掉推力后,滑塊經(jīng)多長時間與擋板相碰。答案

(1)15m/s

(2)1s設(shè)滑塊與工件一起運動的水平推力的最大值為Fm,根據(jù)牛頓第二定律有Fm-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)am代入數(shù)據(jù)得Fm=56

N>52

N,故在水平推力F作用下,滑塊與工件一起運動F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a滑塊與工件一起運動的加速度大小a=1.5

m/s2撤掉F時工件和滑塊的速度v=at0=15

m/s。(2)設(shè)撤掉F后滑塊減速的加速度大小為a1,工件減速的加速度大小為a2對滑塊有μ1m1g=m1a1對工件有μ2(m1+m2)g-μ1m1g=m2a2代入數(shù)據(jù)得a1=2

m/s2a2=6.8

m/s2設(shè)經(jīng)過時間t滑塊與擋板相碰,滑塊與工件的位移分別為x1和x2,對點演練2.(2023湖南六校聯(lián)考)如圖甲所示,小物塊A靜止在足夠長的木板B左端,A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.6,木板B與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.2,假設(shè)各接觸面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。某時刻起A受到F=3t(N)的水平向右的外力作用,測得A與B間摩擦力Ff隨外力F的變化關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2,則下列判斷正確的是(

)、B的質(zhì)量分別為0.5kg和1kgB.當(dāng)t=1s時,A、B恰好發(fā)生相對滑動C.當(dāng)t=3s時,A的加速度大小為4m/s2運動過程中的最大加速度為8m/s2答案

C解析

設(shè)A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,根據(jù)A與B間的摩擦力Ff隨外力F的變化關(guān)系可得,A與B間的滑動摩擦力大小為Ff1=μ1m1g=6

N,B與地面間的滑動摩擦力大小為Ff2=μ2(m1+m2)g=3

N,聯(lián)立解得m1=1

kg,m2=0.5

kg,選項A錯誤;A、B剛好發(fā)生相對滑動時,對A有F'-Ff1=m1a,對B有μ1m1g-μ2(m1+m2)g

=m2a,聯(lián)立可得F'=12

N,即此時t=4

s,選項B錯誤;由B項分析可知,當(dāng)t=3

s時,A、B相對靜止一