傳送帶-動力學(xué)問題分解教學(xué)課件

摩擦拖動問題之二--傳送帶動力學(xué)問題[模型概述]物體在傳送帶上運動的情形統(tǒng)稱為傳送帶模型因物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)、斜面傾角、傳送帶速度、傳送方向、滑塊初速度的大小和方向的不同,傳送帶問題往往存在多種可能,因此對傳送帶問題做出準(zhǔn)確的動力學(xué)過程分析,是解決此類問題的關(guān)鍵1、傳送帶問題分類按放置分:水平、傾斜兩種;按轉(zhuǎn)向分:順時針、逆時針轉(zhuǎn)兩種。傳送帶動力學(xué)問題分解摩擦拖動問題之二--傳送帶動力學(xué)問題[模型概述]物體在傳送帶上運動的情形統(tǒng)稱為傳送帶模型因物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)、斜面傾角、傳送帶速度、傳送方向、滑塊初速度的大小和方向的不同,傳送帶問題往往存在多種可能,因此對傳送帶問題做出準(zhǔn)確的動力學(xué)過程分析,是解決此類問題的關(guān)鍵1、傳送帶問題分類按放置分:水平、傾斜兩種;按轉(zhuǎn)向分:順時針、逆時針轉(zhuǎn)兩種。2、常用知識點:(1)牛頓第二定律(2)運動學(xué)公式(3)動能定理、能量守恒定律3、難點分析:(1)、對于物體與傳送帶之間是否存在摩擦力、是滑動摩擦力還是靜摩擦力、摩擦力的方向如何、摩擦力何時發(fā)生突變等等,這些關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生條件、方向的判斷等基礎(chǔ)知識模糊不清;(2)、對于物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運動,判斷錯誤;(3)、對于物體在傳送帶上運動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況考慮不全面,出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化不守恒的錯誤過程)水平放置運行的傳送帶例題1、現(xiàn)在傳送帶傳送貨物已被廣泛地應(yīng)用,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖。緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運行,一質(zhì)量為m=4kg的物體被無初速度地放在A處,傳送帶對物體的滑動摩擦力使物體開始做勻加速直線運動,隨后物體又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。(1)求物體剛開始運動時所受滑動摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求物體由A傳送到B的運動時間;(3)如果提高傳送帶的運行速率,物體就能被較快地傳送到B處,求物體從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。2、常用知識點:(1)牛頓第二定律(2)運動學(xué)公式(3)動能定理、能量守恒定律3、難點分析:(1)、對于物體與傳送帶之間是否存在摩擦力、是滑動摩擦力還是靜摩擦力、摩擦力的方向如何、摩擦力何時發(fā)生突變等等,這些關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生條件、方向的判斷等基礎(chǔ)知識模糊不清;(2)、對于物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運動,判斷錯誤;(3)、對于物體在傳送帶上運動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況考慮不全面,出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化不守恒的錯誤過程)水平放置運行的傳送帶例題1、現(xiàn)在傳送帶傳送貨物已被廣泛地應(yīng)用,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖。緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運行,一質(zhì)量為m=4kg的物體被無初速度地放在A處,傳送帶對物體的滑動摩擦力使物體開始做勻加速直線運動,隨后物體又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。(1)求物體剛開始運動時所受滑動摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求物體由A傳送到B的運動時間;(3)如果提高傳送帶的運行速率,物體就能被較快地傳送到B處,求物體從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。解析:(1)滑動摩擦力F=μmg=0.1×4×10N=4N,加速度a=g=0.1×10m/s2=1m/s32(2)物體達到與傳送帶相同速率后不再加速,則加速的位移S1=Vn1/2=0.5m勻速位移S2=S-S1=1.5m勻速時間t2=S2/V=1.5S總運動時間t=t2+1=2.5s(3)物體始終勻加速運行時間最短,加速度仍為a=1ms2,當(dāng)物體到達右端時,有L,mn=、√2aL=2×1×2m/s=2ms所以傳送帶的最小運行速率為2m/s物體最短運行時間由mn=atm,得tmVmin2答案:(1)4N1m/s2(2)2.5s(3)2m/s練習(xí)如圖,有一水平傳送帶以2m/s的速度勻速運動,現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶上,若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5,則傳送帶將該物體傳送10m的距離所需時間為多少?錯解分析:由于物體輕放在傳送帶上,所以初速度U=0,物體在豎直方向合外力為零,在水平方向受到滑動摩擦力(傳送帶施加),做初速度U=0的勻加速運動,位移為10m據(jù)牛頓第二定律F=m有f=umgmaa=ug=5m/s根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動位移公式可知上述解法的錯誤出在對這—物理過程的認識.傳送帶上輕放的物體的運動有可能分為兩個過程:一是在滑動摩擦力作用下做勻加速直線運動;二是達到與傳送帶相同速度后,無相對運動,也無摩擦力,物體開始做勻速直線運動.關(guān)鍵問題應(yīng)分析出什么時候達到傳送帶的速度,才好對問題進行解答正確解析:以物體為研究對象如圖3-2-15,↑在豎直方向受重力和支持力,在水平方向受滑動摩擦力,做初速度℃=0的勻加速運動根據(jù)牛頓第二定律F=m有圖3-2-15水平方向:f=ma①豎直方向:N-mg=0②M3由式①②③解得a=5ms2設(shè)經(jīng)時間1,物體速度達到傳送帶的速度,據(jù)勻加速直線運動的速度公式7=bo+ar(④解得t1=0.4s時間t1內(nèi)物體位移S=xt×1a=2×0.4×12=0.4ms1=2ar2=2×5×0.4m=0.4m<10m物體位移為0.4m時,物體的速度與傳送帶的速度相同,物體0.4s后無摩擦力,開始做勻速運動,設(shè)勻速運動的位移為s2,有S2=0212⑤因為s2=s-S1=(10-0.4)m=9.6m,O2=2m/s代入式⑤式解得12=4.8s則傳送10m所需時間為t=t1+t2=(0.4+48)s=52s指點迷津:對物體準(zhǔn)確進行受力分析,是求解此類問題的關(guān)鍵.判斷兩者什么時候達到共同速度,是解題的突破口二:劃痕的長度問題:物體相對地面、相對傳送帶的運動不同,結(jié)果物體在傳送帶上留下劃痕。解決這類題目的方法如下:選取研究對象,對所選研究對象進行隔離處理,靈活運用“力是改