2019_20学年高中物理第四章牛顿运动定律专题强化滑块—木板模型和传送带模型课件新人教版.pptx

专题强化 滑块木板模型和 传送带模型,第四章 牛顿运动定律,学科素养与目标要求,1.能正确运用牛顿运动定律处理滑块木板模型. 2.会对传送带上的物体进行受力分析，能正确解答传送带上的物体的运动问题.,科学思维：,重点探究,01,1.模型概述：一个物体在另一个物体上发生相对滑动，两者之间有相对运动.问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系. 2.常见的两种位移关系 滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度.,滑块木板模型,一,3.解题方法 (1)搞清各物体初始状态对地的运动和物体间的相对运动，确定物体间的摩擦力方向. (2)分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变). (3)找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口.求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度.,答案 见解析,例1 (2018湘潭市模拟)如图1所示，物块A、木板B的质量均为m10 kg，不计A的大小，木板B长L3 m.开始时A、B均静止.现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动.已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为10.3和20.1，g取10 m/s2.若A刚好没有从B上滑下来，则A的初速度v0为多大？,图1,解析 分别对物块A、木板B进行受力分析可知，A在B上向右做匀减速运动，设其加速度大小为a1，则有,木板B向右做匀加速运动，设其加速度大小为a2，则有,由题意可知，A刚好没有从B上滑下来，则A滑到B最右端时的速度和B的速度相同，设为v，则有,针对训练1 如图2所示，厚度不计的薄板A长l5 m，质量M5 kg，放在水平地面上.在A上距右端x3 m处放一物体B(大小不计)，其质量m2 kg，已知A、B间的动摩擦因数 10.1，A与地面间的动摩擦因数20.2，原来系统静止.现在板的右端施加一大小恒定的水平向右的力F26 N，将A从B下抽出.g10 m/s2，求： (1)A从B下抽出前A、B的加速度各是多大；,图2,答案 2 m/s2 1 m/s2,解析 对于B由牛顿第二定律可得：1mgmaB 解得aB1 m/s2 对于A由牛顿第二定律可得：F1mg2(mM)gMaA 解得aA2 m/s2,(2)B运动多长时间离开A.,答案 2 s,xxAxBlx 解得t2 s.,1.传送带的基本类型 一个物体以初速度 v0(v00)在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看成传送带模型.传送带模型按放置方向分为水平传送带和倾斜传送带两种，如图3所示.,传送带模型,二,图3,2.水平传送带 (1)当传送带水平转动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化. (2)求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.静摩擦力达到最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力只存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度相同时，滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力变为零或变为静摩擦力).,3.倾斜传送带 (1)对于倾斜传送带，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数与传送带倾角的关系.若tan ，且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀速运动；若tan ，且物体能与传送带共速，则共速后物体相对于传送带做匀变速运动. (2)求解的关键在于根据物体和传送带之间的相对运动情况，确定摩擦力的大小和方向.当物体的速度与传送带的速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变.,例2 (2019湖南师大附中高一上学期期末)如图4所示，水平传送带以不变的速度v10 m/s向右运动，将工件轻轻放在传送带的左端，由于摩擦力的作用，工件做匀加速运动，经过时间t2 s，速度达到v；再经过时间t4 s，工件到达传送带的右端，g取10 m/s2，求：,图4,(1)工件在水平传送带上滑动时的加速度的大小；,答案 5 m/s2,解得a5 m/s2,(2)工件与水平传送带间的动摩擦因数；,答案 0.5,解析 设工件的质量为m，则由牛顿第二定律得： mgma,(3)工件从水平传送带的左端到达右端通过的距离.,答案 50 m,工件匀速运动距离x2vt 工件从左端到达右端通过的距离xx1x2 联立解得x50 m.,针对训练2 (多选)如图5甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查.其传送装置可简化为如图乙所示模型，紧绷的传送带始终保持v1 m/s的恒定速率向左运行.旅客把行李(可视为质点)无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数0.1，A、B间的距离为2 m，g取10 m/s2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v1 m/s的恒定速率平行于传送带运动到B处取行李，则 A.乘客与行李同时到达B处 B.乘客提前0.5 s到达B处 C.行李提前0.5 s到达B处 D.若传送带速度足够大，行李最快也要 2 s才能到达B处,图5,解析 行李无初速度地放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.加速时ag1 m/s2，历时t1 1 s达到共同速度，位移x1 t10.5 m，此后行李匀速运动t2 1.5 s，到达B处共用时2.5 s.乘客到达B用时t 2 s，故B正确，A、C错误.,若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间tmin 2 s，D正确.,例3 如图6所示，A、B间的距离l3.25 m，传送带与水平面成30角，轮子转动方向如图所示，传送带始终以2 m/s的速度运行.将一物体无初速度地放到传送带上的A 处，物体与传送带间的动摩擦因数 ，求物体从A运动到B所需的时间.(g取10 m/s2),图6,答案 1.25 s,解析 刚将物体无初速度地放上传送带时，物体做加速运动，受力如图甲所示，由牛顿第二定律得 x轴方向上：mgsin 30Ffma1 y轴方向上：FNmgcos 300 又FfFN 联立解得a1g(sin 30cos 30)8.0 m/s2,mgsin 30mgcos 30，故物体仍会继续加速下滑，而摩擦力方向变为沿传送带向上，受力如图乙所示，由牛顿第二定律可得 x轴方向上：mgsin 30Ffma2 y轴方向上：FNmgcos 300 又FfFN 联立解得a2g(sin 30cos 30)2.0 m/s2 所以物体以初速度v2 m/s和加速度a22.0 m/s2做匀加速运动，位移为x2lx13.0 m,解得t21 s，t23 s(舍去) 故所用总时间为tt1t20.25 s1 s1.25 s.,达标检测,02,1.(滑块木板模型)如图7所示，质量为m1的足够长的木板静止在水平面上，其上放一质量为m2的物块.物块与木板的接触面是光滑的.从t0时刻起，给物块施加一水平恒力F.分别用a1、a2和v1、v2表示木板、物块的加速度和速度大小，下列图象符合运动情况的是,1,2,3,图7,解析 木板一定保持静止，加速度为0，选项A、B错误； 物块的加速度a ，即物块做匀加速直线运动，物块运动的vt图象为倾斜的直线，而木板保持静止，速度一直为0，选项C错误，D正确.,1,2,3,2.(传送带问题)如图8所示，足够长的水平传送带以v02 m/s的速率顺时针匀速运行. t0时，在最左端轻放一个小滑块，t2 s时，传送带突然停止运行.已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为0.2，取g10 m/s2.下列关于滑块相对地面运动的vt图象正确的是,图8,1,2,3,解析 刚被放在传送带上时，滑块受到滑动摩擦力作用做匀加速运动，ag2 m/s2，滑块运动到与传送带速度相同需要的时间t1 1 s，然后随传送带一起匀速运动的时间t2tt11 s，当传送带突然停止运行时，滑块在传送带滑动摩擦力作用下做匀减速运动直到静止，aa2 m/s2，运动的时间t3 1 s，选项B正确.,3.(滑块木板模型)质量为m、长为L的长木板静止在光滑水平面上，质量也为m的小滑块(可看做质点)放在长木板的最左端，如图9所示.已知小滑块与长木板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，给小滑块一水平向右的拉力F，当F取不同值时，求解下列问题：(重力加速度为g) (1)要使滑块与木板发生相对滑动，F至少为多大；,1,2,3,图9,答案 2mg,解析 当滑块和