高考物理专题讲座传送带中的动力学问题精选文档.ppt

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1、高考物理专题讲座传送带中的动力学问题本讲稿第一页，共二十二页一、传送带的分类知识梳理知识梳理3.按运动状态分匀速、变速两种。1.按放置方向分水平、倾斜两种；2.按转向分顺时针、逆时针转两种；二、传送带模型的一般解法1.确定研究对象；2.受力分析和运动分析，（画出受力分析图和运动情景图），注意摩擦力突变对物体运动的影响；3.分清楚研究过程，利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。本讲稿第二页，共二十二页知识梳理知识梳理受力情况运动情况加速度a动力学两类基本问题动力学两类基本问题v=v0+atx=vot+at2v2-v02=2ax运动分析知三求一受力分析正交分解F合=ma运动学公式本讲稿第三页，共

2、二十二页【例1】(2003 年江苏春季高考）水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行了安全检查。右图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v1m/s的恒定速率运行，一质量为m4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数0.1，AB间的距离l2m，g取10m/s2。（1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；（2）求行李从A运动到B的时间；（3）行李在传送带上滑行痕迹的长度。（4）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从

3、A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。考点一、水平匀速的传送带考点一、水平匀速的传送带本讲稿第四页，共二十二页fmgFNv所以，从A运动到B的时间t=t1+t2=2.5s1t/s01v/ms-1a由牛顿第二定律得fma 代入数值，得ag=1m/s2 （1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；（2）求行李从A运动到B的时间；解析：（1）行李受到的滑动摩擦力 fmg 代入数值，得f4N mgFN解析：（2）设行李做匀加速运动的时间为t1，行李加速运动的末速度为v1m/s。则：vat1 代入数值，得：t11s 匀加速运动的位移为x1=a1t12=0.5m接着做匀速运动的

4、位移x2=l-x1=1.5m匀速运动的时间t2=x2/v=1.5sv本讲稿第五页，共二十二页解析在行李做匀加速运动的时间t1内，传送带运动的位移为x传=vt1=1mx传x1x（3）行李在传送带上滑行痕迹的长度。（4）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。滑行痕迹的长度为x=x传-x1=0.5m1t/s01v/ms-1avmintmin传送带对应的最小运行速率vminatmin 代入数值，解得 vmin2m/s 本讲稿第六页，共二十二页同步练习同步练习1.如图所示，传送带装置保持3 m/s的速度顺时针转动，现将一质量m=

5、0.5kg 的物体从离皮带很近的a点，轻轻的放上，设物体与皮带间的摩擦因数=0.1，a、b间的距离L=2m，则物体从a点运动到b点所经历的时间为（）A.1 s B.2s C.3s D.2.5s答案：B本讲稿第七页，共二十二页2.将一粉笔头轻放在以2m/s的恒定速度运动的足够长的传送带上，传送带上留下一条长度为4m的划线(粉笔头只要相对于传送带运动就能划线)，则粉笔头与传送带间的动摩擦因数为 。（g=10m/s2）答案：0.05本讲稿第八页，共二十二页3.如图所示，一平直传送带以速度v0=2m/s匀速运行，传送带把A处的工件运送到B处，已知A与B相距L=10m，若从A处把工件无初速地放在传送带上

6、，经时间t=6s能送到B处.现欲用最短的时间把工件从A传送到B处，问传送带的运行速度至少多大？解析：设工件经时间t0达到匀速 v0t0+v0(t-t0)=L t0=2s工件加速运动的加速度为 a=v0/t0=1.0m/s2当工件始终加速运动时运动时间最短，运动的未速度为 欲使工件始终加速，传送带运行速度需大于等于vt，即其最小速度为本讲稿第九页，共二十二页【例2】如图，光滑圆弧槽的末端与水平传送带相切，一滑块从圆槽滑下，以v0=6m/s的速度滑上传送带，已知传送带长L=8m,滑块与传送带之间的动摩擦因数为=0.2，求下面三种情况下，滑块在传送带上运动的时间(g=10m/s2)(1)传送带以4m

7、/s的速度逆时针转动；(2)传送带不动；(3)传送带以4m/s的速度顺时针转动；本讲稿第十页，共二十二页（3）设滑块达到与传送带相同的速度所用时间t1则t1=(v-v0)/a=1s 这段时间运动的位移x1=v0t1+at12=5m 此后滑块随传送带一起匀速运动 则t2=(L-x1)/v=(8-5)/4s=0.75s总时间t=t1+t2=1.75sfmgFNv0解析：（1）滑块滑上传送带的加速度为：a=-mg/m=-g=-2m/s2由L=v0t+at2 即8=6t-t2解得t=2s或t=4s因为滑块静止所用时间t0=v0/a=3s 这段时间内的滑行距离x=at02=9mL滑块在传送带上运动时间t

8、=2s （2）同（1）为2s本讲稿第十一页，共二十二页同步练习同步练习4.如下图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿逆时针方向运动，传送带左端有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿直线向右滑上传送带后，经过一段时间后又返回光滑水平面上，其速率为v3，下列说法正确的是（）A.若v1v2，则v3v2C.不管v2多大，总有v3v2D.若v1v2，才有v3v1答案：AB本讲稿第十二页，共二十二页【例3】如图所示，传送带与水平面的夹角为=37，其以4m/s的速度向上运行，在传送带的底端A处无初速度地放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数=0.8，AB间(B为顶

9、端)长度为25 m试回答下列问题：(1)说明物体的运动性质(相对地面)；(2)物体从A到B的时间为多少?(g=10m/s2)考点二、考点二、倾倾斜、匀速斜、匀速传传送送带带本讲稿第十三页，共二十二页解：物体做匀加速运动过程中，由牛顿第二定律mg cos37-mg sin37=ma 得a=0.4m/s2加速至10m/s位移为x1=v2/2a=20m接着做匀速运动，因此物体先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动。fmgFN37fmgFN10t/s04v/ms-1a（2）匀加速运动的时间t1=v/a=10s匀速运动的时间t2=(L-x1)/v=1.25s所以物体从A到B的时间为t=t1+t2=11.2

10、5s本讲稿第十四页，共二十二页【例4】传送带与地面的倾角为37，从A端到B端的长度为16m，传送带以v0=10m/s的速度沿逆时针方向转动，在传送带上端A处无初速度地放置一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为=0.5，求物体从A端运动到B端所需的时间是多少？加速度a2=gsin-=2m/s2再下滑余下的11m位移 S=v0t+a2t22得：t2=1s 总用时t=t1+t2=2s.fmgFNfmgFN解：小物体刚放到A点至运动到10m/s 过程中,物体受摩擦力作用方向向下,故 a1=gsin+gcos=10m/s2下滑1s时间后速度达到10m/s,发生位移x1=a1t12=5m

11、.小物体速度达10m/s后,由于最大静摩擦力不足以使其相对皮带静止,故继续做加速运动。(1)tan 物体继续做加速运动(2)tan 物体与传送带一起匀速运动本讲稿第十五页，共二十二页同步练习5.如图所示，传送带的水平部分ab=2 m,斜面部分bc=4 m,bc与水平面的夹角=37。一个小物体A与传送带的动摩擦因素=0.25，传送带沿图示的方向运动，速率v=2 m/s。若把物体A轻放到a处，它将被传送带送到c点，此过程中物体A不会脱离传送带。求物体A从a点被传送到c点所用的时间。（g=10m/s2）本讲稿第十六页，共二十二页解：物体A轻放在a点后摩擦力作用下向右做匀加速直线运动直到和传送带速度相

12、等。在这一过程中有a1=mg/m=g=2.5m/s2 s1=v2/2a=0.8mab经历时间为t1=v/a1=0.8 s此后随传送带运动到b点的时间为t2=(ab-s1)/v=0.6 s 当物体A到达成bc斜面后，由于mgsin=0.6mgmgcos=0.2mg,所以物体A将再次沿传送带做匀加速直线运动。其加速度大小为a2=(mg sin-mgcos)/m=4 m/s2物体A在传送带bc上所用时间满足bc=vt3+a2t32代入数据得t3=1s(负值舍去)财物体A从a点被传送到c点所用时间为:t=t1+t2+t3=2.4s本讲稿第十七页，共二十二页考点三、水平、考点三、水平、变变速速传传送送带

13、带【例5】(2006全国I)一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。fmgFN分析本讲稿第十八页，共二十二页解：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿定律，可得a=g设经历时间t0，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有v0=a0t0 v=at0由于aa0，

14、故vv0，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。设经历时间t，煤块由静止开始加速到速度等于v0，有 v=at此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s，有s0=v02/2a+v0(t-t0)s=v02/2a传送带上留下的黑色痕迹的长度 l=ss0由以上各式得l=v02(a0-g)/2a0g另解：黑色痕迹的长度 即为图中阴影部分面积l=v0(t-t0)又因为v0=a0t0v0=ata=g由以上各式得:l=v02(a0-g)/2a0g本讲稿第十九页，共二十二页同步同步练习练习6.水平的浅色长传送带上

15、放置一质量为0.5kg的煤块。煤块与传送带之间的动摩擦因数0.2。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0=3m/s2开始运动，其速度达到v=6m/s后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对传送带不再滑动。g取10m/s2。(1)请你从物理学角度简要说明黑色痕迹形成的原因，并求此过程中煤块所受滑动摩擦力的大小(2)求：黑色痕迹的长度答案:（1）有相对运动；1N(2)3m本讲稿第二十页，共二十二页总结总结一、受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在V物与V传相同的时刻）1.滑动摩擦力消失；2.滑动摩擦力突变为静摩擦力；3.滑动摩擦力改变方向；二、运动分析1.注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系；2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢？还是继续加速运动？3.判断传送带长度临界之前是否滑出？三、画图1.受力分析图；2.运动草图；3.v-t图。本讲稿第二十一页，共二十二页本讲稿第二十二页，共二十二页