4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用傳送帶模型和板塊模型

高中物理：必修第一冊(cè)

授課教師：WCONTENTS目錄O1O2要點(diǎn)突破O3O4課后提升教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)過(guò)程N(yùn)O.1教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)(1)掌握傳送帶模型中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。(2)掌握板塊模型中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。?要點(diǎn)一

傳送帶模型1. 物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的六類常見(jiàn)情形?(1)v0＝v時(shí),一直勻速;(2)v0＜v時(shí),可能一直加速,也可能先加速再勻速;(3)v0＞v時(shí),可能一直減速,也可能先減速再勻速?(1)傳送帶較短時(shí),一直減速;(2)傳送帶較長(zhǎng)時(shí),先減速后返回①v0≤v時(shí),返回速度為v0;②v0＞v時(shí),返回速度為v知識(shí)梳理?(1)可能一直加速;(2)可能先加速后勻速?(1)可能一直加速;(2)可能先加速后勻速;(3)可能先以a1加速,后以a2加速?(1)可能一直加速;(2)可能先加速后勻速;(3)可能先以a1加速,后以a2加速;(4)可能一直勻速;(5)可能先減速后勻速;(6)可能一直減速?(1)可能一直加速;(2)可能一直勻速;(3)可能一直減速;(4)可能先減速后返回①v0≤v時(shí),返回速度為v0;②v0＞v時(shí),返回速度為v

【典例1】如圖所示，傳送帶保持以1m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將一定質(zhì)量的煤塊從離傳送帶左端很近的A點(diǎn)輕輕地放上去，設(shè)煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，A、B間的距離L＝2.5m，g取10m/s2，求：(1)煤塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間；(2)小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時(shí)間。（2）4.5s（1）4m典例分析

【典例2】某飛機(jī)場(chǎng)利用如圖所示的傳送帶將地面上的貨物運(yùn)送到飛機(jī)上，傳送帶與地面的夾角θ＝30°，傳送帶兩端A、B的距離L＝10m，傳送帶以v＝5m/s的恒定速度勻速順時(shí)針運(yùn)動(dòng)。在傳送帶底端A輕放上一質(zhì)量m＝5kg的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))，貨物與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝

。求貨物從A端運(yùn)送到B端所需的時(shí)間。(g取10m/s2)答案3s【典例3】(多選)如圖所示，一水平傳送帶沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶左端A處無(wú)初速度地輕放一小物塊，則關(guān)于小物塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端過(guò)程中的速度v隨時(shí)間t的變化圖像，下列選項(xiàng)中可能正確的是()BD典例分析【典例4】(多選)如圖所示，一足夠長(zhǎng)的水平傳送帶以恒定的速度v1沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面。物體以恒定的速率v2沿直線向左滑上傳送帶后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又返回光滑水平面上，此時(shí)速率為v2′，則下列說(shuō)法正確的是()A.若v1＜v2，則v2′＝v1B.若v1＞v2，則v2′＝v2C.不管v2多大，總有v2′＝v2D.只有v1＝v2時(shí)，才有v2′＝v1AB典例分析【典例5】如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0勻速逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，在傳送帶的上端輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＜tanθ，則下列圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是D典例分析要點(diǎn)二

板塊模型三個(gè)基本關(guān)系?滑塊與木板保持相對(duì)靜止,可以用“整體法”求出它們一起運(yùn)動(dòng)的加速度如果滑塊與木板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊與木板運(yùn)動(dòng)的加速度。應(yīng)注意挖掘滑塊與木板是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)等隱含條件知識(shí)梳理?滑塊與木板保持相對(duì)靜止時(shí),二者速度相同,分析清楚此時(shí)的摩擦力作用情況滑塊與木板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),二者速度不相同,明確滑塊與木板的速度關(guān)系,從而確定滑塊與木板受到的摩擦力情況。應(yīng)注意摩擦力發(fā)生突變的情況?滑塊和木板向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí),它們的相對(duì)滑行距離等于它們的位移之差滑塊和木板向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí),它們的相對(duì)滑行距離等于它們的位移之和【典例6】(多選)如圖所示,質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)木板靜止在光滑水平地面上,其上放一質(zhì)量為m2的木塊。t＝0時(shí)刻起,給木塊施加一水平恒力F,分別用a1、a2和v1、v2表示木板、木塊的加速度和速度大小,下列圖中可能符合運(yùn)動(dòng)情況的是(

)AC典例分析【典例7】如圖所示,質(zhì)量為M,長(zhǎng)為L(zhǎng)的滑板靜止在光滑水平面上,一質(zhì)量為m的小滑塊以速度v從滑板左端滑上滑板,最后剛好不從滑板右端掉下。求滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

【典例2】

如圖所示,質(zhì)量M＝8kg的長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上,在長(zhǎng)木板左端加一水平恒定推力F＝8N,當(dāng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5m/s時(shí),在長(zhǎng)木板右端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì),質(zhì)量為m＝2kg的小物塊,物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2,長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng)。(g取10m/s2)(1)小物塊放在長(zhǎng)木板上后,小物塊及長(zhǎng)木板共速前的加速度各為多大?

答案

(1)2m/s2

0.5m/s2

(2)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度?解析

(2)由amt＝v0＋aMt,可得t＝1s。答案

(2)1s

(3)從小物塊放上長(zhǎng)木板開(kāi)始,經(jīng)過(guò)t＝1.5s小物塊的位移大小為多少?

【典例8】如圖所示,物塊A、木板B的質(zhì)量分別為mA＝5kg,mB＝10kg,不計(jì)A的大小,木板B長(zhǎng)L＝4m,開(kāi)始時(shí)A、B均靜止,現(xiàn)使A以水平初速度v0從B的最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3,水平地面光滑,g取10m/s2。(1)求物塊A和木板B發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)各自的加速度的大小;

(2)若A剛好沒(méi)有從B上滑下來(lái),求A的初速度v0的大小。

1.如圖所示，質(zhì)量M＝1kg、長(zhǎng)L＝4m的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m＝1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.4，某時(shí)刻起在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F＝8N，g取10m/s2，求：(1)剛加上恒力F后鐵塊和木板的加速度大?。?2)鐵塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)木板的最右端，此時(shí)木板的速度多大？(2)

2s

4m/s(1)

4m/s2

2m/s2課后鞏固

解析:以貨物為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得μmgcos30°-mgsin30°＝ma,解得a＝2.5m/s2

3.如圖所示，一傾角θ＝37°，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5的粗糙斜面與光滑水平面平滑連接(即從斜面進(jìn)入水平面時(shí)速度大小不變)，水平面的左側(cè)與一順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶相連?；瑝KA從距離水平面高度為H＝5.4m的位置由靜止釋放。設(shè)傳送帶足夠長(zhǎng)，且不計(jì)滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2)(1)求滑塊A第一次沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的加速度a1的大??；(1)mgsin37°－μmgcos37°＝ma1,解得a1＝2m/s2(2)若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的速度4m/s≤v