新教材物理一轮总复习-第三章牛顿运动定律专题强化五传送带模型和“滑块_木板”模型学案.docx

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1、专题强化五传送带模型和“滑块木板”模型【素养目标】1.会对传送带上的物体进行受力分析，能正确解答传送带上物体的动力学问题2.能正确运用动力学观点处理“滑块木板模型”题型一传送带模型1模型特点传送带问题一般分为水平传送带、倾斜传送带两种类型，其实质是物体与传送带间的相对运动问题2解题关键(1)理清物体与传送带间的相对运动方向及摩擦力方向是解决传送带问题的关键(2)传送带问题还常常涉及临界问题，即物体与传送带达到相同速度，这时会出现摩擦力改变的临界状态，对这一临界状态进行分析往往是解题的突破口3“传送带”问题解题思路考向1动力学中水平传送带问题例 1 如图1所示为地铁的包裹安检装置，其传送包裹部分

2、可简化为如图2所示的传送带示意图若安检时某乘客将可视为质点的包裹静止放在传送装置的最左端，传送装置始终以v00.5 m/s的速度顺时针匀速运动，包裹与传送装置间的动摩擦因数为0.05，传送装置全长l2 m，包裹传送到最右端时乘客才能将其拿走，重力加速度g10 m/s2.(1)求当包裹与传送装置相对静止时，包裹相对于传送装置运动的距离；(2)若乘客将包裹放在传送装置上后，立即以v1 m/s的速度匀速从传送装置最左端走到传送装置的最右端，求乘客要想拿到包裹，需要在传送装置最右端等待的时间考向2动力学中的倾斜传送带问题例 22023江苏常州月考图甲为某口罩生产车间实景图，图乙为车间中两段传送带简化图

3、，1为长度L12 m的水平传送带，2为长度L21 m、倾角37的倾斜传送带现将质量m0.2 kg的口罩盒(包括口罩)从静止开始轻轻地放在传送带1的右端点a处，口罩盒(包括口罩)到达传送带1左端点b处刚好与传送带1的速度相等口罩盒(包括口罩)与传送带1、2之间的动摩擦因数分别为10.4、20.5.口罩盒(包括口罩)在连接点b处滑上传送带2时速度大小不变，两传送带均逆时针转动，已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度取g10 m/s2.求：(1)传送带1的速度大小v1；(2)要使口罩盒(包括口罩)能够运送至c点(传送带2的最上端)，则传送带2的最小速度大小；(3)增大传送带1、2的速

4、度，则口罩盒(包括口罩)从a到达c的最短时间针 对 训 练1.(多选)如图甲所示，倾斜的传送带以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37.一物块以初速度v2从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的v t图像如图乙所示，物块到达一定高度时速度为零，sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，则()A传送带的速度为4 m/sB物块上升的竖直高度为0.96 mC物块与传送带间的动摩擦因数为0.5D物块所受摩擦力方向一直与物块运动方向相反题型二“滑块木板”模型1模型特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动2两

5、种常见类型类型图示规律分析长为L的木板B带动物块A，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等，则位移关系为xBxAL物块A带动长为L的木板B，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速度相等，则位移关系为xBLxA3.解题关键点(1)由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向(2)当滑块与木板速度相同时，“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩擦力(水平面上共同匀速运动)例 32023广东珠海模拟(多选)如图甲所示，上表面粗糙的平板小车静止于光滑水平面上t0时，小车以速度v0向右运动，将小滑块无初速度地放置于小车

6、的右端，最终小滑块恰好没有滑出小车，如图乙所示为小滑块与小车运动的v t图像，图中t1、v0、v1均为已知量，重力加速度大小为g.由此可求得()A小车的长度B小滑块的质量C小车在匀减速运动过程中的加速度D小滑块与小车之间的动摩擦因数针 对 训 练2.2023吉林一中期中如图所示，质量为m2 kg的物体A与质量为M1 kg的物体B叠放在光滑水平面上，两物体间动摩擦因数为0.2，一水平向右的力F作用在A物体上(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2)，则()A当F4 N时，两物体即将发生相对运动B当F5 N时，两物体一定发生相对运动C当F8 N时，B物体的加速度为4 m/s2D当F12

7、N时，A物体的加速度为4 m/s232023人大附中月考(多选)如图所示，质量为M1 kg的长木板放在光滑的水平面上，质量为m2 kg的滑块(可视为质点)放在长木板的左端，两者之间的动摩擦因数为0.2.某时刻用F9 N的水平恒力作用在长木板上，经t1 s后撤去力F，最终滑块恰好没有滑离长木板若重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A撤去力F时长木板的速度为3 m/sB撤去力F时滑块的速度为2 m/sC滑块最终的速度为3 m/sD长木板的长度为1.5 m专题强化五传送带模型和“滑块木板”模型题型一例1解析：(1)设包裹的质量为m，包裹加速阶段的加速度大小为a，则由牛顿第二定律可得m

8、gma解得a0.5 m/s2包裹加速到v0所用的时间为t1解得t11 st1时间内包裹的位移大小为x1解得x10.25 mt1时间内传送装置的位移大小为x2v0t1解得x20.5 m故包裹相对于传送装置运动的距离为xx2x10.25 m.(2)包裹在传送装置上匀速运动的时间为t2解得t23.5 s乘客从传送装置的最左端走到最右端所用的时间为t3解得t32 s故乘客需要在传送装置最右端等待的时间为tt1t2t32.5 s.答案：(1)0.25 m(2)2.5 s例2解析：(1)分析知，口罩盒(包括口罩)放上传送带1后一直做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，有1mgma，解得a4 m/s2根据运动

9、学公式有2aL1，解得v14 m/s.(2)若传送带2不转动，则口罩盒(包括口罩)向上运动的加速度一直保持不变，大小为a1g(2cos sin )10 m/s2口罩盒(包括口罩)在传送带2上向上运动的最远距离为smax0.8 mL2所以口罩盒(包括口罩)运动到c点时速度不为零设传送带2的速度大小为v时，恰好能将口罩盒(包括口罩)运送至c点据以上信息可知，v一定满足0v4 m/s，则口罩盒(包括口罩)在传送带2上先做加速度大小为a110 m/s2的匀减速直线运动，当口罩盒(包括口罩)与传送带的速度相等时，开始做加速度大小为a22 m/s2的匀减速直线运动，到达c点时速度恰好为零由逆向思维法，有s

10、1，s2，s1s2L2，解得v1 m/s.(3)口罩盒(包括口罩)在传送带1上运动的时间不随传送带1、2的速度增大而变化，则有L1，解得t11 s当传送带2的速度足够大时，口罩盒(包括口罩)在传送带2上一直做加速度大小为2 m/s2的匀减速直线运动，则有L2解得t2(2)s或t2(2)s舍去则口罩盒(包括口罩)从a到达c的最短时间为tt1t2(3)s.答案：(1)4 m/s(2)1 m/s(3)(3)s1解析：如果v2小于v1，则物块向上做减速运动时加速度不变，与题图乙不符，因此物块的初速度v2一定大于v1，结合题图乙可知物块减速运动到与传送带速度相同时，继续向上做减速运动由此可以判断传送带的

11、速度为2 m/s，A错误；物块的位移等于v t图线与横轴所围的面积，即L(42)0.2 m12 m1.6 m，则上升的竖直高度为hL sin 0.96 m，B正确；00.2 s内，加速度a1 m/s210 m/s2，加速度大小为10 m/s2，根据牛顿第二定律得a110 m/s2，解得0.5，C正确；在00.2 s内，摩擦力方向与物块的运动方向相反，0.21.2 s内，摩擦力方向与物块的运动方向相同，D错误答案：BC题型二例3解析：最终小滑块恰好没有滑出小车，由图像可求出小车的长度Lt1t1t1，故A正确；根据图像可以求出小车做匀减速直线运动的加速度以及小滑块做匀加速直线运动的加速度，但无法求

12、出小滑块的质量，故B错误；根据v t图像可知小车做匀减速直线运动的加速度大小，即a，故C正确；对小滑块，由v t图像可知小滑块做匀加速直线运动的加速度大小，即a，再由牛顿第二定律得ag，联立解得小滑块与小车之间的动摩擦因数，故D正确答案：ACD2解析：当A、B刚要滑动时，静摩擦力达到最大值，设此时它们的加速度为a0，根据牛顿第二定律，对B有a04 m/s2，对A、B整体有F(mM)a034 N12 N，所以当F12 N时，A、B相对静止，一起向右做匀加速运动，A、B、C错误；当F12 N时，A物体的加速度为am/s24 m/s2，D正确答案：D3解析：力F作用在长木板上后，由牛顿第二定律可得mgma1，FmgMa2，解得滑块和长木板的加速度分别为a12 m/s2，a25 m/s2，撤去力F时滑块和长木板的速度分别为v1a1t2 m/s，v2a2t5 m/s，故A错误，B正确；撤去力F后，由动量守恒定律可得mv1Mv2(mM)v，解得滑块最终的速度为v3 m/s，故C正确；撤去力F前，滑块在长木板上移动的距离为x1a2t2a1t21.5 m，撤去力F后，由能量守恒定律可得mgx2(mM)v2，解得x20.75 m，则长木板的长度为Lx1x22.25 m，故D错误答案：BC