高考物理傳送帶中的動(dòng)力學(xué)問題

高考物理傳送帶中的動(dòng)力學(xué)問題第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日物體為什么會(huì)沿皮帶向上運(yùn)動(dòng)？第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日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(yùn)動(dòng)趨勢或相對運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)回顧：一、摩擦力的產(chǎn)生條件第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日

加速度a運(yùn)動(dòng)情況受力情況二、動(dòng)力學(xué)兩類基本問題v=v0+atx=vot+?at2v2-v02=2ax運(yùn)動(dòng)分析受力分析

F合=ma運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知識(shí)點(diǎn)回顧：第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日按放置分:水平、傾斜1．傳送帶問題分類ABθm第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日⑴力的問題物體與傳送帶之間的相互作用力2、難點(diǎn)分析⑵運(yùn)動(dòng)的問題物體相對地面、相對傳送帶的運(yùn)動(dòng)情況第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日（1）參考系的正確選擇是解題的關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)分析中根據(jù)合外力和初速度明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是以地面為參考系的，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算時(shí)，公式中的運(yùn)動(dòng)學(xué)量v、a、s都是以地為參考系的。3．傳送帶問題解題策略第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日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(yùn)動(dòng)性質(zhì),。其次是畫好運(yùn)動(dòng)過程草圖。（2）受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是解題的基礎(chǔ)。第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)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v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大??；（2）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日fmgFNv所以，從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t=t1+t2=2.5s1t/s01v/ms-1a由牛頓第二定律得f＝ma③

代入數(shù)值，得a＝μg=1m/s2④（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大小；（2）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；解析：（1）行李受的滑動(dòng)摩擦力f＝μmg①

代入數(shù)值，得f＝4N②mgFN解析：（2）設(shè)行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，行李加速運(yùn)動(dòng)的末速度為v＝1m/s。則：v＝at1⑤

代入數(shù)值，得：t1＝1s⑥勻加速運(yùn)動(dòng)的位移為x1=?a1t12=0.5m接著做勻速運(yùn)動(dòng)的位移x2=l-x1=1.5m

勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=x2/v=1.5sv第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)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v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大?。唬?）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；特別注意:物體和傳送帶等速時(shí)刻是摩擦力的大小、方向突變的臨界點(diǎn)、也是物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)發(fā)生變化的臨界點(diǎn)。第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)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v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大小；（2）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間；（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日[解析]在行李做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移為x傳=vt1=1mx傳x1Δx（3）行李在傳送帶上滑行痕跡的長度?；泻圹E的長度為Δx=x傳-x1=0.5m特別注意:畫好運(yùn)動(dòng)過程草圖第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例1】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)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v＝1m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，AB間的距離l＝2m，g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的滑動(dòng)摩擦力大小與加速度大?。唬?）求行李從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)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(yùn)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(shí)間和傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率。第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日[解析]行李從A勻加速運(yùn)動(dòng)到B時(shí)，傳送時(shí)間最短。則：l＝?at2min⑦

代入數(shù)值，得tmin＝2s⑧（4）如果提高傳送帶的運(yùn)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(shí)間和傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率。1t/s01v/ms-1avmintmin傳送帶對應(yīng)的最小運(yùn)行速率vmin＝atmin⑨

代入數(shù)值，解得vmin＝2m/s⑩第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.滑動(dòng)摩擦力消失；2.滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力；3.滑動(dòng)摩擦力改變方向；二、運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)呢？還是繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)？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(yùn)動(dòng)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(shí)刻）

小結(jié)第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為θ=37°，其以4m/s的速度向上運(yùn)行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，AB間(B為頂端)長度為25m．試回答下列問題：(1)說明物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2)第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日(1)說明物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(相對地面)；(g=10m/s2)解：物體做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，由牛頓第二定律μmgcos37°-mgsin37°=ma① 得a=0.4m/s2 ②加速至10m/s位移為x1=v2/2a=20m，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，因此物體先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻速直線運(yùn)動(dòng)。f’mgFN37°fmgFN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mgsinθ,μmgcosθ的大小關(guān)系進(jìn)行分析。（比較μ

與tanθ）說明:物體和傳送帶等速時(shí)刻是摩擦力的大小、方向變化的臨界點(diǎn)、物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變化的臨界點(diǎn)。第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日【例2】如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為θ=37°，其以4m/s的速度向上運(yùn)行，在傳送帶的底端A處無初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，AB間(B為頂端)長度為25m．試回答下列問題：(1)說明物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(相對地面)；(2)物體從A到B的時(shí)間為多少?(g=10m/s2)第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日10t/s04v/ms-1a(2)物體從A到B的時(shí)間為多少?(g=10m/s2)

勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=v/a=10s勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=(L-x1)/v=1.25s所以物體從A到B的時(shí)間為t=t1+t2=11.25s第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.滑動(dòng)摩擦力消失；2.滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力；3.滑動(dòng)摩擦力改變方向；二、運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)呢？還是繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)？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(yùn)動(dòng)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(shí)刻）

小結(jié)第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日練習(xí)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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。初始時(shí)，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(yùn)動(dòng)，其速度達(dá)到v=6m/s后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)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(dòng)。g取10m/s2。(1)請你從物理學(xué)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(dòng)摩擦力的大小．(2)求：黑色痕跡的長度．答案:（1）有相對運(yùn)動(dòng)；1N(2)3m第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.傳送帶與地面的傾角θ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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，試分析物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),并求出加速度.(1)μ<tanθ物體繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)(2)μ≥tanθ物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日【2】傳送帶與地面的傾角θ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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端A處無初速度地放置一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，求物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需的時(shí)間是多少？加速度a2=gsinθ-ugcosθ=2m/s2再下滑余下的11m位移

S=v0t+?a2t22得：t2=1s總用時(shí)t=t1+t2=2s.fmgFNfmgFN解：小物體剛放到A點(diǎn)至運(yùn)動(dòng)到10m/s過程中,物體受摩擦力作用方向向下,故

a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s2下滑1s時(shí)間后速度達(dá)到10m/s,發(fā)生位移x1=?a1t12=5m.小物體速度達(dá)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(yùn)動(dòng)。(1)μ<tanθ物體繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)(2)μ≥tanθ物體與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日(二）傳送帶中的能量問題傳送帶問題功能關(guān)系應(yīng)用——第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日①功能關(guān)系：Wf=△EK+△EP+Q②對Wf、Q的正確理解（a）傳送帶做的功：Wf=F·S帶功率P=F·V帶

（F由傳送帶受力平衡求得）（b）產(chǎn)生