牛頓運動定律的應用-連接體、傳送帶、板塊模型 講義-高一上學期物理教科版（2019）必修第一冊

一、連接體模型連接體：兩個或兩個以上相互作用的物體組成的具有相同________的整體叫連接體．如：(1)用細線、彈簧、輕桿連接的物體系：相互擠壓在一起的物體系：相互疊放一起的物體系：例1：如圖是采用動力學方法測量空間站質量的原理圖若已知飛船質量為3.0×103kg其推進器的平均推力F為900N，在飛船與空間站對接后推進器工作5s內測出飛船和空間站的速度變化是0.05m/s，求空間站的質量aFF思考：飛船對空間站的作用力是否等于900N？請分析說明。例2：物體A、B的質量分別為m、2m，在恒力F作用下一起向上加速，則繩子的彈力有多大？例3：例2、如圖所示，物體P置于水平面上，用輕細線跨過質量不計的光滑定滑輪連接一個重力G=10N的重物，物體P向右運動的加速度為a1；若細線下端不掛重物，而用F=10N的力豎直向下拉細線下端，這時物體P的加速度為a2，請分析說明a1與a2的大小關系。為什么探究加速度與力質量關系時要m《M？例4：如圖所示，質量分別為m1和m2的物塊A、B，用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連．當用力F沿傾角為θ的固定光滑斜面向上拉使兩物塊共同加速運動時，彈簧的伸長量為多少？二、傳送帶模型傳送帶：一個物體以初速度v0在另一個勻速運動的物體上運動的力學系統(tǒng)可看成傳送帶模型。傳送帶模型按放置方向分為水平傳送帶和傾斜傳送帶兩種。模型圖：任務一：水平傳送帶模型情景1(1)滑塊可能做什么運動？情景2(1)v0>v時，滑塊可能做什么運動？(2)v0=v時，滑塊可能做什么運動？(3)v0<v時，滑塊可能做什么運動？情景3(1)傳送帶較短時，滑塊做什么運動？(2)傳送帶較長時，滑塊做什么運動？vv0v例1：如圖所示，一滑塊以v0=3m/s的速度滑上水平順時針轉動的傳送帶，已知傳送帶的長度L=4m，傳送帶與物塊間摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10m/s2，試求：(1)傳送帶的速度為v1=6m/s，滑塊滑離傳送帶的時間多久？劃痕多長？(2)傳送帶的速度為v2=1m/s，滑塊滑離傳送帶的時間多久？劃痕多長？V000VV000V任務2：傾斜傳送帶模型情景1(1)滑塊可能做什么運動？情景2(1)滑塊可能做什么運動？情景3(1)滑塊可能的運動情況有哪些？情景4μ<tanθ時，滑塊做什么運動？μ=tanθ時,滑塊做什么運動？(3)μ>tanθ時，滑塊做什么運動？例3：如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為θ=37°，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量為0.5kg的物體，AB間（B為頂端）長度為25m。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求：(1)畫出物體放在A處的受力示意圖；(2)要使物體能夠被送到傳送帶頂端，物塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)應滿足什么條件；(3)若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，則物體從A到B的時間。三、板—塊模型1．模型特點：滑塊(視為質點)置于木板上，滑塊和木板均相對地面運動，且滑塊和木板在摩擦力的相互作用下發(fā)生滑動。2．位移關系：滑塊由木板一端運動到另一端的過程中，滑塊和木板同向運動時，位移大小之差?x=；滑塊和木板反向運動時，位移大小之和?x=。思考1：A、B在拉力F作用下一起在光滑的水平面上加速，兩個物體的質量分別為m、2m。它們的動摩擦因數(shù)為μ，試求當F滿足什么條件時，發(fā)生相對滑動。F思考2：A、B在拉力F作用下一起在光滑的水平面上加速，兩個物體的質量分別為m、2m。它們的動摩擦因數(shù)為μ，試求當F滿足什么條件時，發(fā)生相對滑動。F例1：長為1.5m的長木板B靜止放在水平冰面上，小物塊A以某一初速度從木板B的左端滑上長木板B，直到A、B的速度達到相同，此時A、B的速度為0.4m/s，然后A、B又一起在水平冰面上滑行了8.0cm后停下．若小物塊A可視為質點，它與長木板B的質量相同，A、B間的動摩擦因數(shù)μ1=0.25．求：(1)木塊與冰面的動摩擦因數(shù)；(2)小物塊相對于長木板滑行的距離；(3)為了保證小物塊不從木板的右端滑落，小物塊滑上長木板的初速度應為多大？（取g=10m/s2）例2：如圖所示，在光滑的水平面上有一長為0.64m、質量為4kg的木板A，在木板的左端有一質量為2kg的小物體