传送带问题(高三物理二轮复习资料课件)

临澧一中高三物理备课组刘祥[题型特点]传送带模型是高中动力学问题中的难点，它是以真实的物理现象为命题情景，涉及牛顿运动定律、运动学规律、动能定理及能量守恒定律，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专家所关注的问题.2013二轮复习专题传送带模型传送带类分水平、倾斜两种：按转向分顺时针、逆时针转两种。1．传送带模型分类2．传送带模型解题策略首先根据初始条件比较物体对地的速度v物与v传的大小与方向，明确物体受到的摩擦力的种类及其规律，然后分析出物体受的合外力和加速度大小和方向，再结合物体的初速度确定物体的运动性质。（1）受力分析和运动分析是解题的基础。受力分析的关键是摩擦力的分析。当物体与皮带速度出现大小相等、方向相同时，物体能否与皮带保持相对静止。一般采用假设法，假使能否成立关键看F静是否在0-fmax之间。对于倾斜传送带需要结合μ与tanθ的大小关系进行分析。物体和传送带等速时刻是摩擦力的大小、方向、运动性质的临界点。（2）参考系的正确选择是解题的关键。运动分析中根据合外力和初速度明确物体的运动性质是以地面为参考系的，根据运动学公式计算时，公式中的运动学量v、a、x都是以地为参考系的。而涉及到摩擦力的方向和摩擦生热现象中x相是以传送带为参考系的。物体在传送带上的划痕就是以传送带为参考系的。①功能关系：Wf=△EK+△EP+Q②对WF、Q的正确理解（a）传送带做的功：WF=F·x带功率:P=F×V带（F由传送带受力平衡求得）（b）产生的内能：Q=f·x相对（c）如物体无初速放在水平传送带上，物体先做匀加速运动，达到传送带的速度后再做匀速运动。则物体做匀加速运动的位移大小等于物体相对于传送带的位移大小，则在整个加速过程中物体获得的动能EK，221传mvQEk（3）用功和能的观点分析传送带模型。功是能量转化的量度。能量守恒定律是高中物理境界最高的物理规律。例1.绷紧的水平传送带始终保持v=1m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速度地放在A处，设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1，AB间的距离L=2m，g取10m/s2。⑴.求行李从A到B所用的时间．⑵.如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。ABv专题聚焦（一）水平放置运行的传送带mgfmgNF加速时间savt11通过余下距离所用时间svsLt5.12共用时间sttt5.221解析：⑴行李受向右的滑动摩擦力f=μmg,向右匀加速运动;当速度增加到与传送带速度相同时，和传送带一起做匀速运动到B端.2/1smgmmga加速度加速位移mats5.02121saLt22min最短时间：2min21atL⑵要使行李从A到B的时间最短，必须保证行李一直做匀加速运动：smatv/2minmin传送带最小速率：一、处理水平放置的传送带模型，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；二、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.小结：高效训练1.如图所示是长度为L＝8.0m水平传送带，其皮带轮的半径为R＝0.20m，传送带上部距地面的高度为h＝0.45m。一个旅行包（视为质点）以v0＝10m/s的初速度从左端滑上传送带。旅行包与皮带间的动摩擦因数μ＝0.60。g取10m/s2。求：⑴若传送带静止，旅行包滑到B端时，若没有人取包，旅行包将从B端滑落。包的落地点距B端的水平距离为多少？⑵设皮带轮顺时针匀速转动，当皮带轮的角速度ω值在什么范围内，包的落地点距B端的水平距离始终为⑴中所得的水平距离？⑶若皮带轮的角速度ω1=40rad/s，旅行包落地点距B端的水平距离又是多少？⑷设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动，画出旅行包落地点距B端的水平距离x随角速度ω变化的图象（ω的取值范围从0到100rad/s）。AB．．LhABvLh解析:(1)传送带静止时,包做减速运动,a=μg=6m/s2,到达B点时速度为=2m/s,故x1=v·=0.6m⑵当速度小于=2m/s时,包都做匀减速运动,落地点与⑴同.因为v=ωR所以ω10rad/suglvv220gh/2uglvv220⑶当ω1=40rad/s时,线速度为v=ωR=8m/s,包先做减速后做匀速运动,离开B点时速度v=8m/s,故x2=v·=2.4mgh/2Ox/m204060801005.04.03.02.01.0ω/(rads-1)⑷当速度,即ω≥70rad/s后,包一直加速,离开B点时速度为Vˊ=14m/s,故x3=Vˊ·=4.2mgh/2smugLvv/14220ABvLh研究一般曲线运动的常用方法就是正交分解法，将复杂的曲线运动分解为两个互相垂直方向上的运动，且一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。本题旅行包从传送带B端开始释放后做平抛运动，由于要研究其落点位移，所以关键应求得物体做平抛运动的初速度。小结:高效训练2.如图所示，一物块m从某曲面上的Q点自由滑下，通过一粗糙静止的传送带后，落到地面P点，若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带也随之转动，再把该物块放到Q点自由滑下，那么：（）A.它仍能落在P点B.它将落在P点的左边C.它将落在P点的右边D.无法判断落点，因为它可能落不到地面上来QPA解析：传送带不动或逆时针转动时，工件相对传送带的运动方向均向右，工件受到的滑动摩擦力的方向均向左，滑动摩擦力的大小均等于μmg，工件在传送带上的运动性质完全相同，从A到B一直做相同的匀减速运动．到达皮带右端的速度相同，此后做平抛运动的水平位移相同．传送带模型关键是摩擦力的分析．对于摩擦力，先看种类，后看规律．高效训练3.如图所示，水平传送带A、B两端相距x＝3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。若工件从距离A高h=0.8m处无初速度释放，无摩擦地以速度vA滑上A端,达到B端的瞬时速度设为vB。(1)若传送带不动，vB多大？(2)若传送带以速度v(匀速）逆时针转动，vB多大？(g=10m/s²)ABAvBv．．x解析：(1)(2)传送带不动或逆时针转动时，工件从A到B一直做匀减速运动smaxvvAB/322axvvAB222根据2/1smga加速度思维发散：若传送带以速度v(匀速）顺时针转动，vB多大？A点速度则221AmvmghsmvA/4(3)传送带顺时针转动时，根据传送带速度v的大小，有下列五种情况：①若v＝4m/s，工件与传送带速度相同，均做匀速运动，工件到达B端的速度vB=4m/s若工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端的速度smgxvvAB/2322③若工件由A到B，先做匀加速运动，当速度增加到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动速度相同，工件到达B端的速度vB=v.smvsm/4/23⑤若v≤3m/s时，工件由A到B，全程做匀减速运动，到达B端的速度vB=3m/s.见第⑴⑵问求解．④若4m/s＞v＞3m/s时，工件由A到B，先做匀减速运动，当速度减小到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动，工件到达B端的速度vB＝v。22/1smga②若工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端的速度smv/23smvB/23小结：与传送带具有反向速度的滑块在水平传送带上的运动分析v0ABv1如图所示,传送带从A到B长度为L,传送带以v0的速率逆时针转动.一个质量为m的滑块从A端以速度v1滑上传送带,它与传送带间的动摩擦因数μ,试分析滑块在传送带上的运动情况.V=0v0V=0v0滑块先做匀减速后反向匀加速至v1(v1v0)滑块一直做匀减速滑块一直做匀减速v0vvtv0v1tvv0tv1t与传送带具有反向速度的滑块在水平传送带上的运动分析传送带足够长传送带刚够长传送带不够长传送带长度滑块在传送带上的运动情景滑块运动情况滑块运动的v-t图像vtv0t1v1tv1滑块先做匀减速后反向匀加速至v0,后做匀速(v1v0)vtv0t1v1t专题聚焦（二）倾斜放置运行的传送带例2.如图,传送带与水平地面倾角θ=37º，从A端到B端的距离L=16m，传送带以v=10m/s的速率逆时针转动,在传送带的上端A无初速度地放一个质量为0.5kg的小物体，若已知该物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5，求小物体从A端运动到B端所需的时间是多少？（g取10m/s2sin370=0.6）过程一．物体放在传送带后，受到滑动摩擦力的方向沿斜面向下，物体沿传送带向下做初速度为零的匀加速运动mg37010037cos37sinmamgmg2001/10)37cos37(sinsmga物体加速到与传送带速度相等所用的时间savt111物体在t1时间内的位移mtax521211解析：过程二：当物体的速度达到传送带的速度时，由于μ＜tanθ,继续做加速运动．当物体的速度大于传送带的速度时，受到滑动摩擦力的方向沿斜面向上．mg37020037cos37sinmamgmg2002/2)37cos37(sinsmga设后一阶段滑至底端所用的时间为t2，由222221tavtxL解得：t2=1st2=-11s（舍去）所以物体从A端运动到B端的时间t=t1+t2=2ssaxt421622发散思维：若传送带顺时针转动，小物体从A端运动到B端所需的时间是多少？解：物体放在传送带后，受到滑动摩擦力的方向沿斜面向上，由于μ＜tanθ，物体沿传送带向下做初速度为零的匀加速运动．滑动摩擦力的方向不变，此加速运动一直到B端mg37020037cos37sinmamgmg2002/2)37cos37(sinsmga221atL设物体从A端运动到B端所需的时间是t①受力分析和运动分析是基础，加速度是联系力和运动的桥梁．②若μ＞tanθ时，物体加速至与传送带速度相同后，将与传送带相对静止一起匀速运动；若μ＜tanθ时，物体加速至与传送带速度相同后，仍将继续加速．③摩擦力可以是动力，也可以是阻力．再见感谢同学们热情参与!感谢教研组同事的支持和帮助!如图所示的传送带，其水平部分ab=2m，bc=4m，bc与水平面夹角，一小物体A与传送带的动摩擦因数=0.25，皮带沿如图所示方向运动，速率为2m/s。若把物体A轻轻放到a点，它将被皮带送到c点，且物体A一直没有脱离皮带。求物体A从a点被传送到c点所用的时间。动动脑：o=37