牛顿第二定律的运用—传送带问题.ppt

牛顿第二定律的应用传送带问题 一 牛顿第二定律 1 内容 物体的加速度跟所受合力成正比 跟物体质量成反比 加速度方向跟合力方向相同 复习 2 表达式 F合 ma 二 运动学公式 速度公式 v vo at 位移公式 x vot at2 2 导出公式 v2 vo2 2ax 1 确定研究对象 2 分析受力情况和运动情况 画示意图 受力和运动过程 3 用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 4 用运动学公式或牛顿第二定律求所求量 三 解决动力学问题的一般步骤 例1 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 0 1 AB间的距离L 2m g取10m s2 求行李从A到B所用的时间 探究 考点一 水平匀速的传送带 加速时间 共用时间 解 行李受向右的滑动摩擦力f mg 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 加速度 加速位移 通过余下距离所用时间 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 要使行李从A到B的时间最短 须行李一直做匀加速运动 例2 如图所示 传送带与水平面的夹角为 37 其以4m s的速度向上运行 在传送带的底端A处无初速度地放一个质量为0 5kg的物体 它与传送带间的动摩擦因数 0 8 AB间 B为顶端 长度为25m 试回答下列问题 1 说明物体的运动性质 相对地面 2 物体从A到B的时间为多少 g 10m s2 考点二 倾斜 匀速传送带 sin37 0 6 cos37 0 8 解 物体做匀加速运动过程中 由牛顿第二定律 mgcos37 mgsin37 ma 得a 0 4m s2 加速至10m s位移为x1 v2 2a 20m接着做匀速运动 因此物体先做匀加速直线运动 再做匀速直线运动 2 匀加速运动的时间t1 v a 10s匀速运动的时间t2 L x1 v 1 25s所以物体从A到B的时间为t t1 t2 11 25s 例3 如图所示 传送带与地面倾角 37 从A到B长度为16m 传送带以v0 10m s的速率逆时针转动 在传送带上端A无初速地放一个质量为m 0 5kg的物体 它与传送带间的动摩擦因数 0 5 求物体从A运动到B需要的时间 sin37 0 6 cos37 0 8 取g 10m s2 思路 1 物体刚放上传送带时的受力情况如何 2 物体放在传送带最初一段时间做什么运动 在什么情况下结束这种运动 3 当物体速度达到v0 10m s之后 将随传送带一起匀速运动吗 解 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 物体加速到与传送带速度相等所用的时间 物体在t1时间内的位移 当物体的速度达到传送带的速度时 由于 tan 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 设后一阶段直滑至底端所用的时间为t2 由 解得 t2 1st2 11s 舍去 考点三 水平 变速传送带 例4 2006全国I 一水平的浅色长传送带上放置一煤块 可视为质点 煤块与传送带之间的动摩擦因数为 初始时 传送带与煤块都是静止的 现让传送带以恒定的加速度a0开始运动 当其速度达到v0后 便以此速度做匀速运动 经过一段时间 煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后 煤块相对于传送带不再滑动 求此黑色痕迹的长度 总结 传送带问题的分析思路 初始条件 相对运动 判断滑动摩擦力的大小和方向 分析出物体受的合外力和加速度大小和方向 由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变 难点是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 总结一 受力分析 传送带模型中要注意摩擦力的突变 发生在V物与V传相同的时刻 1 滑动摩擦力消失 2 滑动摩擦力突变为静摩擦力 3 滑动摩擦力改变方向 二 运动分析 1 注意参考系的选择 传送带模型中选择地面为参考系 2 判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢 还是继续加速运动 3 判断传送带长度 临界之前是否滑出 三 画图 1 受力分析图 2 运动草图 3 v t图 作业如图 光滑圆弧槽的末端与水平传送带相切 一滑块从圆槽滑下 以v0 6m s的速度滑上传送带 已知传送带长L 8m 滑块与传送带之间的动摩擦因数为 0 2 求下面三种情况下 滑块在传送带上运动的时间 g 10m s2 1 传送带以4m s的速度逆时针转动 2 传送带不动 3 传送带以4m s的速度顺时针转动 3 设滑块达到与传送带相同的速度所用时间t1则t1 v v0 a 1s这段时间运动的位移x1 v0t1 at12 5m此后滑块随传送带一起匀速运动则t2 L x1 v 8 5 4s 0 75s总时间t t1 t2 1 75s 解析 1 滑块滑上传送带的加速度为 a mg m g 2m s2由L v0t at2即8 6t t2解得t 2s或t 4s因为滑块静止所用时间t0 v0 a 3s这段时间内的滑行距离x at02 9m L 滑块在传送带上运动时间t 2s 2 同 1 为2s 同步练习4 如下图所示 一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿逆时针方向运动 传送带左端有一与传送带等高