2020高中物理 牛顿定律应用专题 4 深度剖析传送带问题学案 新人教版必修1

深度剖析传送带问题 一、考点突破知识点考纲要求题型分值牛顿第二定律的应用应用牛顿第二定律解决问题传送带模型的分析选择题解答题615分二、重难点提示重点：学会使用牛顿第二定律解决传送带问题。难点：倾斜传送带上物体的运动情况分析。传送带问题是以真实物理现象为依据的问题，它既能训练学生的科学思维，又能联系科学、生产和生活实际，因而，这种类型问题具有生命力，当然也就是高考命题所关注的问题。1. 传送带分类：水平、倾斜两种；按转向分类：顺时针、逆时针转两种。 2. 受力和运动分析：受力分析中的摩擦力突变发生在v物与v带相同的时刻运动分析中的速度变化相对运动方向和对地速度变化分析关键：判断v物、 v带的大小与方向；判断mgsin与 f 的大小与方向。【要点诠释】水平传送带倾斜传送带首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析，分清物体所受摩擦力是阻力还是动力。先对物体进行受力分析，再判断摩擦力的方向是关键，正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口。其次是对物体进行运动状态分析，即对静态动态终态进行分析和判断，对其全过程作出合理分析、推论，进而采用有关物理规律求解。例题1 如图所示，一平直的传送带以速度v2m/s匀速运动，传送带把A处的工件运送到B处，A、B相距L10m。若从A处把工件无初速地放到传送带上，经过时间t6s能传送到B处。现要用最短的时间把工件从A处传送到B处，求传送带的运行速度至少多大。思路分析：由题意可知：t ，所以工件在6s内先匀加速运动，后匀速运动，故有S1、S2vt2，且t1t2t、S1S2L 联立求解得t12s；vat1，a1m/s2。若要用最短时间把工件传送到B处，工件加速度仍为a，设传送带速度为v，工件先加速后匀速，同上，Lvt2；又t1，t2tt1，联立求解得Lv（t）；因此得，从式子看出，其t有最小值，因而，通过解答可知工件一直加速到所用时间最短，故可用一步解出，即为传送带运行最小速度，得。答案：m/s例题2 如图所示，传送带与水平面夹角为37，并以v 10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物体，物体与传送带之间的动摩擦因数 0.5，AB长16m，求以下两种情况下物体从A到B所用的时间。（取sin370.6，）（1）传送带沿顺时针方向转动；（2）传送带沿逆时针方向转动。思路分析：（1）传送带沿顺时针方向转动时受力如图所示：mg sinmg cosma，agsingcos2m/s2；S，则（2）传送带沿逆时针方向转动物体受力如图：开始摩擦力方向向下，向下匀加速运动agsin37 g cos3710m/s2，t11sS15m、S2 11m，1秒后，速度达到10m/s，摩擦力方向变为向上物体以初速度v10m/s向下作匀加速运动a2gsin37gcos372 m/s2S2vt2，代入数据解得 t21s，则tt1t22s答案：（1）4s （2）2s例题3 如图所示为粮食仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A、B两端相距L13m；另一台倾斜传送，传送带与地面间的倾角37，C、D两端相距L24.45m，B、C相距很近。水平传送带以v05m/s沿顺时针方向转动。现将质量为m10kg的一袋大米无初速度地放在A端，它随传送带到达B点后，速度大小不变地传到倾斜传送带的C端。米袋与两传送带之间的动摩擦因素均为0.5，取g10m/s2，sin370.6、cos370.8。求：（1）若倾斜传送带CD不转动，则米袋沿传送带CD所能上滑的最大距离是多少？（2）若倾斜传送带CD以v 4m/s的速率顺时针转动，则米袋从C端运动到D端的时间为多少？思路分析：（1）米袋在AB上加速运动的加速度为 米袋速度达到时滑过的距离故米袋先加速一段时间后再与传送带一起匀速运动，到达C端时的速度为设米袋在CD上传送的加速度大小为，据牛顿第二定律 得 ，方向沿斜面向下能沿CD上滑的最大距离 （2）CD顺时针转动时，米袋速度减为之前的加速度为此时上滑的距离 米袋速度达到后，由于，米袋继续减速上滑，其加速度为 减速到零时上滑的距离 ，即速度为零时刚好到D端。由减速为所用时间 由减速为0所用时间 故米袋从C到D的总时间 。答案：（1）1.25m （2）2.1s【综合拓展】水平传送带上物块运动的所有可能性一、无初速度放置当时：一直匀加速当时：先匀加速后匀速（相对传送带静止）二、以初速度滑上传送带当时：当时：匀速直线运动当时：三、初速度方向与传送带转动方向相反【综合拓展】倾斜传送带上物块运动的所有可能性一、向上传送物块时，物块不能向上运送二、向下传送物块 一直匀加速：（1）当时：一直匀加速直线运动（2）当时