高考物理-傳送帶中的動力學問題.ppt

傳送帶中的動力學問題,傳送帶問題,牛頓運動定律應用,物體為什么會沿皮帶向上運動？,1、物體間相互接觸、擠壓； 2、接觸面不光滑； 3、物體間有相對運動趨勢或相對運動。,知識點回顧：,一、摩擦力的產(chǎn)生條件,運動情況,受力情況,二、動力學兩類基本問題,運動分析,受力分析,F合=ma,運動學公式,知識點回顧：,按放置分: 水平、傾斜,1傳送帶問題分類,力的問題 物體與傳送帶之間的相互作用力,2、難點分析,運動的問題 物體相對地面、相對傳送帶的運動情況,（1）參考系的正確選擇是解題的關(guān)鍵。,運動分析中根據(jù)合外力和初速度明確物體的運動性質(zhì)是以地面為參考系的，根據(jù)運動學公式計算時，公式中的運動學量v、a、s都是以地為參考系的。,3傳送帶問題解題策略,2傳送帶問題解題策略,首先根據(jù)初始條件比較 物體對地的速度 v物與v傳的大小與方向，明確物體受到的摩擦力的種類及其規(guī)律,畫出受力圖，然后分析出物體受的合外力和加速度大小和方向，結(jié)合物體的初速度確定物體的運動性質(zhì),。 其次是畫好運動過程草圖。,（2）受力分析和運動分析是解題的基礎。,【例1】水平傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站，用于對旅客的行李進行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。 （1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??； （2）求行李從A運動到B的時間；,所以，從A運動到B的時間t=t1+t2=2.5s,由牛頓第二定律得fma 代入數(shù)值，得ag=1m/s2 ,（1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??；,（2）求行李從A運動到B的時間；,解析：（1）行李受的滑動摩擦力fmg 代入數(shù)值，得f4N ,解析：（ 2）設行李做勻加速運動的時間為t1，行李加速運動的末速度為v1m/s。,則：vat1 代入數(shù)值，得： t11s ,勻加速運動的位移為x1=a1t12=0.5m,接著做勻速運動的位移x2=l-x1=1.5m 勻速運動的時間t2= x2/v=1.5s,v,【例1】水平傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站，用于對旅客的行李進行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。 （1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??； （2）求行李從A運動到B的時間；,特別注意:物體和傳送帶等速時刻是摩擦力的大小、方向突變的臨界點、也是物體的運動性質(zhì)發(fā)生變化的臨界點。,【例1】水平傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站，用于對旅客的行李進行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。 （1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大??； （2）求行李從A運動到B的時間； （3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。,解析在行李做勻加速運動的時間t1內(nèi)，傳送帶運動的位移為x傳=vt1=1m,（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。,滑行痕跡的長度為x=x傳-x1=0.5m,特別注意:畫好運動過程草圖,【例1】水平傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站，用于對旅客的行李進行了安全檢查。右圖為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v1m/s的恒定速率運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，AB間的距離l2m，g取10m/s2。 （1）求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大小； （2）求行李從A運動到B的時間； （3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。 （4）如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應的最小運行速率。,解析行李從A勻加速運動到B時，傳送時間最短。 則：lat2min 代入數(shù)值，得tmin2s ,（4）如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應的最小運行速率。,傳送帶對應的最小運行速率vminatmin 代入數(shù)值，解得 vmin2m/s ,1.滑動摩擦力消失；,2.滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力；,3.滑動摩擦力改變方向；,二、運動分析:,1.注意參考系的選擇，傳送帶模型中選擇地面為參考系；,2.判斷共速以后是與傳送帶保持相對靜止作勻速運動呢？還是繼續(xù)加速運動？,3.判斷傳送帶長度臨界之前是否滑出？,三、畫圖:,1.受力分析圖；,2.畫運動草圖；,3.v-t圖。,一、受力分析：,傳送帶模型中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在V物與V傳相同的時刻）,小結(jié),【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為=37，其以4m/s的速度向上運行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.8，AB間(B為頂端)長度為25 m試回答下列問題： (1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2),(1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2) 解：物體做勻加速運動過程中，由牛頓第二定律 mg cos37-mg sin37=ma 得a=0.4m/s2 加速至10m/s位移為x1=v2/2a=20m，接著做勻速運動，因此物體先做勻加速直線運動，再做勻速直線運動。,受力分析的關(guān)鍵是摩擦力的分析。 對于傾斜傳送帶一般需要結(jié)合mgsin , mgcos的大小關(guān)系進行分析。（比較 與tan） 說明:物體和傳送帶等速時刻是摩擦力的大小、方向變化的臨界點、物體運動性質(zhì)變化的臨界點。,【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為=37，其以4m/s的速度向上運行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)=0.8，AB間(B為頂端)長度為25 m試回答下列問題： (1)說明物體的運動性質(zhì)(相對地面)； (2)物體從A到B的時間為多少?(g=10m/s2),(2)物體從A到B的時間為多少?(g=10m/s2) 勻加速運動的時間t1= v/a=10s 勻速運動的時間t2=(L-x1)/v=1.25s 所以物體從A到B的時間為t=t1+t2=11.25s,1.滑動摩擦力消失；,2.滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力；,3.滑動摩擦力改變方向；,二、運動分析:,1.注意參考系的選擇，傳送帶模型中選擇地面為參考系；,2.判斷共速以后是與傳送帶保持相對靜止作勻速運動呢？還是繼續(xù)加速運動？,3.判斷傳送帶長度臨界之前是否滑出？,三、畫圖:,1.受力分析圖；,2.畫運動草圖；,3.v-t圖。,一、受力分析：,傳送帶模型中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在V物與V傳相同的時刻）,小結(jié),練習 水平的淺色長傳送帶上放置一質(zhì)量為0.5kg的煤塊。煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.2。初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的。現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0=3m/s2開始運動，其速度達到v=6m/s后，便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下一段黑色痕跡后，煤塊相對傳送帶不再滑動。g取10m/s2。 (1)請你從物理學角度簡要說明黑色痕跡形成的原因，并求此過程中煤塊所受滑動摩擦力的大小 (2)求：黑色痕跡的長度,答案:（1）有相對運動；1N,(2)3m,2.傳送帶與地面的傾角為37，從A端到B端的長度為16m，傳送帶以v0=10m/s的速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為=0.5，試分析物體從A端運動到B端的運動性質(zhì),并求出加速度.,【2】傳送帶與地面的傾角為37，從A端到B端的長度為16m，傳送帶以v0=10m/s的速度沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為=0.5，求物體從A端運動到B端所需的時間是多少？,加速度a2=gsin-ugcos=2m/s2 再下滑余下的11m位移 S=v0t+a2t22 得：t2=1s 總用時t=t1+t2=2s.,解：小物體剛放到A點至運動到10m/s 過程中,物體受摩擦力作用方向向下,故 a1=gsin+gcos=10m/s2 下滑1s時間后速度達到10m/s,發(fā)生位移x1 =a1t12 =5m.,小物體速度達10m/s后,由于最大靜摩擦力不足以使其相對皮帶靜止,故繼續(xù)做加速運動。,(二）傳送帶中的能量問題,傳送帶問題,功能關(guān)系應用,功能關(guān)系：Wf =EK + EP + Q 對Wf、Q的正確理解 （a）傳送帶做的功：Wf=FS帶 功率P=FV帶 （F由傳送帶受力平衡求得） （b）產(chǎn)生的內(nèi)能：Q=fS相對 （c）如物體無初速放在水平傳送帶上，物體先做勻加速運動，達到初速度的速度后再做勻速運動。則物體做勻加速運動的位移大小等于物體相對于傳送帶的位移大小，則在整個加速過程中物體獲得的動能EK ，,用功和能的觀點分析傳送帶問題,例1、如圖所示，水平長傳送帶始終以速度v=3m/s勻速運動?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m=1kg的物塊放于左端（無初速度）。最終物體與傳送帶一起以3m/s的速度運動，在物塊由速度為零增加至v