2018高中物理 牛頓定律應用專題 4 深度剖析傳送帶問題學案 新人教版必修1.doc

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深度剖析傳送帶問題 一、考點突破 知識點 考綱要求 題型 分值 牛頓第二定律的應用 應用牛頓第二定律解決問題 傳送帶模型的分析 選擇題 解答題 6～15分 二、重難點提示 重點：學會使用牛頓第二定律解決傳送帶問題。 難點：傾斜傳送帶上物體的運動情況分析。 傳送帶問題是以真實物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題，它既能訓練學生的科學思維，又能聯(lián)系科學、生產(chǎn)和生活實際，因而，這種類型問題具有生命力，當然也就是高考命題所關注的問題。 1. 傳送帶分類：水平、傾斜兩種； 按轉(zhuǎn)向分類：順時針、逆時針轉(zhuǎn)兩種。 2. 受力和運動分析： 受力分析中的摩擦力突變——發(fā)生在v物與v帶相同的時刻 運動分析中的速度變化——相對運動方向和對地速度變化 分析關鍵：①判斷v物、 v帶的大小與方向； ②判斷mgsinθ與 f 的大小與方向。 【要點詮釋】 水平傳送帶 傾斜傳送帶 首先是要對放在傳送帶上的物體進行受力分析，分清物體所受摩擦力是阻力還是動力。 先對物體進行受力分析，再判斷摩擦力的方向是關鍵，正確理解題意和挖掘題中隱含條件是解決這類問題的突破口。 其次是對物體進行運動狀態(tài)分析，即對靜態(tài)→動態(tài)→終態(tài)進行分析和判斷，對其全過程作出合理分析、推論，進而采用有關物理規(guī)律求解。 例題1 如圖所示，一平直的傳送帶以速度v＝2m/s勻速運動，傳送帶把A處的工件運送到B處，A、B相距L＝10m。若從A處把工件無初速地放到傳送帶上，經(jīng)過時間t＝6s能傳送到B處?，F(xiàn)要用最短的時間把工件從A處傳送到B處，求傳送帶的運行速度至少多大。 思路分析：由題意可知：t >，所以工件在6s內(nèi)先勻加速運動，后勻速運動，故有S1＝、S2＝vt2，且t1＋t2＝t、S1＋S2＝L 聯(lián)立求解得t1＝2s；v＝at1，a＝1m/s2。 若要用最短時間把工件傳送到B處，工件加速度仍為a，設傳送帶速度為v′，工件先加速后勻速，同上，L＝＋v′t2；又t1＝，t2＝t－t1，聯(lián)立求解得L＝＋v′（t－）；因此得，從式子看出，，其t有最小值，因而，通過解答可知工件一直加速到Ｂ所用時間最短，故可用一步解出，，即為傳送帶運行最小速度，得。 答案：m/s 例題2 如圖所示，傳送帶與水平面夾角為37，并以v ＝ 10m/s運行，在傳送帶的A端輕輕放一個小物體，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ ＝ 0.5，AB長16m，求以下兩種情況下物體從A到B所用的時間。（取sin37＝0.6，） （1）傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動； （2）傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。 思路分析：（1）傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動時受力如圖所示： mg sinθ－μmg cosθ＝ma，a＝gsinθ－μgcosθ＝2m/s2；S＝，則 （2）傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動物體受力如圖： 開始摩擦力方向向下，向下勻加速運動 a＝gsin37＋μ g cos37＝10m/s2，t1＝＝1s S1＝＝5m、S2 ＝11m，1秒后，速度達到10m/s，摩擦力方向變?yōu)橄蛏? 物體以初速度v＝10m/s向下作勻加速運動a2＝gsin37－μgcos37＝2 m/s2 S2＝vt2＋，代入數(shù)據(jù)解得 t2＝1s，則t＝t1＋t2＝2s 答案：（1）4s （2）2s 例題3 如圖所示為糧食倉庫中常用的皮帶傳輸裝置示意圖，它由兩臺皮帶傳送機組成，一臺水平傳送，A、B兩端相距L1＝3m；另一臺傾斜傳送，傳送帶與地面間的傾角θ＝37，C、D兩端相距L2＝4.45m，B、C相距很近。水平傳送帶以v0＝5m/s沿順時針方向轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)將質(zhì)量為m＝10kg的一袋大米無初速度地放在A端，它隨傳送帶到達B點后，速度大小不變地傳到傾斜傳送帶的C端。米袋與兩傳送帶之間的動摩擦因素均為μ＝0.5，取g＝10m/s2，sin37＝0.6、cos37＝0.8。求： （1）若傾斜傳送帶CD不轉(zhuǎn)動，則米袋沿傳送帶CD所能上滑的最大距離是多少？ （2）若傾斜傳送帶CD以v ＝ 4m/s的速率順時針轉(zhuǎn)動，則米袋從C端運動到D端的時間為多少？ 思路分析：（1）米袋在AB上加速運動的加速度為 米袋速度達到時滑過的距離 故米袋先加速一段時間后再與傳送帶一起勻速運動，到達C端時的速度為 設米袋在CD上傳送的加速度大小為，據(jù)牛頓第二定律 得 ，方向沿斜面向下 能沿CD上滑的最大距離 （2）CD順時針轉(zhuǎn)動時，米袋速度減為之前的加速度為 此時上滑的距離 米袋速度達到后，由于，米袋繼續(xù)減速上滑， 其加速度為 減速到零時上滑的距離 ，，即速度為零時剛好到D端。 由減速為所用時間 由減速為0所用時間 故米袋從C到D的總時間 。 答案：（1）1.25m （2）2.1s 【綜合拓展】水平傳送帶上物塊運動的所有可能性 一、無初速度放置 當時：一直勻加速 當時：先勻加速后勻速（相對傳送帶靜止） 二、以初速度滑上傳送帶 當時： 當時：勻速直線運動 當時： 三、初速度方向與傳送帶轉(zhuǎn)動方向相反 【綜合拓展】傾斜傳送帶上物塊運動的所有可能性 一、向上傳送物塊 時，物塊不能向上運送 二、向下傳送物塊 一直勻加速： （1）當時：一直勻加速直線運動 （2）當時