传送带问题的解题技巧-学案.doc

高三物理第一轮 第三章牛顿运动定律 开课教师：张毅枫 开课时间：2018年10月15日 班级：高三16班课题：传送带问题的解题技巧【考纲解读】新课程标准：理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。考试大纲：牛顿运动定律及其应用（属级要求，是高中物理主干知识）一、学习目标:通过本专题的学习，能综合运用动力学观点（牛顿运动定律、运动学规律）处理水平及倾斜传送带问题。二、方法指导：1模型特征：一个物体以速度v0(v00)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图(a)、(b)、(c)所示2.难点透视：主要表现在两方面：其一，传送带问题往往存在多种可能结论的判定，即需要分析确定到底哪一种可能情况会发生；其二，决定因素多，包括滑块与传送带动摩擦因数大小、斜面倾角、滑块初速度、传送带速度、传送方向、滑块初速度方向等这就需要考生对传送带问题能做出准确的动力学过程分析。3建模指导（1）受力分析：传送带模型中要注意摩擦力f的突变（发生在v物与v带相同的时刻），对于倾斜传送带模型要分析mgsin与f的大小与方向。突变有下面三种：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；（2）运动分析：计算假设物、带能共速时物的位移x0计算假设物体速度为零时，物的位移x0v0与v同向v0与v反向比较x0与带长L的大小，确定能否共速，再展开后续讨论比较x0与带长L的大小，确定物体是否返回，再展开后续讨论摩擦力f方向合力F、加速度a方向计算a大小分析速度变化情况a.注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系；b.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？c.判断传送带长度临界之前是否滑出？4.解题流程三、情景归纳（一）水平传送带项目情景1情景2情景3图示情景思考：滑块可能的运动情况一共有哪些？(1)可能滑块一直加速；(2)可能滑块先加速后匀速。(1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速。(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端；(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端其中v0v返回时速度为v动力学过程分析：情景1：f方向与物体运动方向 ，物体先 速，a = ，假设物、带能共速时物的位移x0= ，（1）如x0 L，则物体一直加速；（2）如x0 L，则物体先 速后 速，即物、带最终共速，共速时，f= 。情景2：（1）v0v时，f方向与物体运动方向 ，物体先 速，a = ，假设物、带能共速时物的位移x0= ，a.如x0 L，则物体一直减速；b.如x0 L，则物体先 速后 速，即物、带最终共速。情景3：f方向与物体运动方向 ，物体先 速，假设物体速度减为零时，物的位移x0= ，（1）如x0 L，滑块一直减速达到左端，离开传送带；（2）如x0 L，当物体速度减为零时，动摩擦力f方向 ，物体反向 速，被传送带传回右端。当v0v时，返回时会与带共速，即传回右端时速度为 。（二）倾斜传送带项目情景4情景5*情景6*情景7图示情景思考：滑块可能的运动情况一共有哪些？(1)可能一直加速；(2)可能先加速后匀速；(3)还有其他结论吗？(1)可能一直加速；(2)可能先加速后匀速；(3)可能先以a1加速后以a2加速(1)可能一直加速；(2)可能先加速后匀速；(3)可能一直匀速；(4)可能先以a1加速后以a2加速(1)可能一直加速；(2)可能一直匀速；(3)可能先减速后反向加速当tan时，物块在加速至与传送带速度相同后，物块将与传送带相对静止，并同传送带一起匀速运动；当tan时，物块在获得与传送带相同的速度后仍继续加速动力学过程分析：（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）情景4：动摩擦力f沿斜面 ，当tan时，物体先向上加速，a = ，假设物、带能共速时物的位移x0= ，（1）如x0 L，则物体一直加速；（2）如x0 L，则物体先 速后 速，即物、带最终共速，共速时，动摩擦力f发生突变，变为静摩擦力，且f= ;（3）当=tan时，滑块静止在起点；当tan时，滑块直接掉落。情景5：动摩擦力f沿斜面 ，物体先向下加速，a1 = ，假设物、带能共速时物的位移x0= ，（1）如x0 L，则物体一直加速；（2）如x0 L，则物体先 速，物块在加速至与传送带速度相同，a.如tan时，动摩擦力f发生突变，变为静摩擦力，且为 ，随后物块将与传送带相对静止，并同传送带一起匀速运动至底端；b.如tan时，物块在获得与传送带相同的速度时，动摩擦力方向发生突变，变为沿斜面 ，大小不变，物块加速度大小变为a2= ，且a2 a1 ，物块继续沿斜面向下加速，直至底端。课前预学要求：仔细研读以上三个学习环节，并初步完成“三、情景归纳”中的“水平传送带、倾斜传送带- 动力学过程分析”中情景1-5的填空部分。情景6、7请选择性的自主分析。四、实战演练1.水平传送带被广泛地应用于车站、码头，工厂、车间。如图所示为水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v02 m/s的恒定速率运行，一质量为m的工件无初速度地放在A处，传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动，设工件与传送带间的动摩擦因数为0.2 ,AB的之间距离为L10m ，g取10m/s2 求工件从A处运动到B处所用的时间？如果传送带长为0.81m，则工件传送时间为多少？2(多选)如图所示，绷紧的长为6 m的水平传送带，沿顺时针方向以恒定速率v12 m/s运行一小物块从与传送带等高的光滑水平台面滑上传送带，其速度大小为v25 m/s.若小物块与传送带间的动摩擦因数0.2，重力加速度g10 m/s2，下列说法中正确的是( ) （优化方案 P53：7）A小物块在传送带上先向左做匀减速直线运动，然后向右做匀加速直线运动B若传送带的速度为5 m/s，小物块将从传送带左端滑出C若小物块的速度为4 m/s，小物块将以2 m/s的速度从传送带右端滑出D若小物块的速度为1 m/s，小物块将以2 m/s的速度从传送带右端滑出3.变式 (多选)如图所示，水平传送带A、B两端相距s3.5m，物体与传送带间的动摩擦因数0.1，物体滑上传送带A端的瞬时速度vA4m/s，到达B端的瞬时速度设为vB，g=10m/s2。下列说法中正确的是（）A若传送带不动，vB3m/sB若传送带逆时针匀速转动，vB一定等于3m/sC若传送带顺时针匀速转动，vB一定等于3m/sD若传送带顺时针匀速转动，vB有可能等于3m/s4.如图所示为粮袋的传送装置，已知A、B两端间的距离为L，传送带与水平方向的夹角为，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为，正常工作时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带上设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g.关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是()A粮袋到达B端的速度与v比较，可能大，可能小或也可能相等B粮袋开始运动的加速度为g(sin cos )，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C若tan ，则粮袋从A端到B端一定是一直做加速运动D不论大小如何，粮袋从A端到B端一直做匀加速运动，且加速度agsin 五、课堂检测题1. （2011福建卷）如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率 v1运行。初速度大小为v2 的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v - t图像（以地面为参考系）如图乙所示。已知 v2 v1 ，则 ( )A. t2时刻，小物块离A处的距离达到最大 B. t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C. 0 t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D. 0 t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用2.如图甲所示的传送带，其水平部分ab的长度为2 m，倾斜部分bc的长度为4 m，bc与水平面的夹角37，现将一小物块A（可视为质点）轻轻放在传送带的a端，物块A与传送带之间的动摩擦因数0.25传送带沿图甲所示方向以v2 m/s 的速度匀速运动，若物块A始终未脱离传送带，试求小物块A从a端被传送到c端所用的时间？（取g10m/s2 ，sin370.6 ,cos370.8 ）（选做题）3如图所示，与水平面成30的传送带正以v3 m/s 的速度匀速运行，A、B两端相距l13.5 m现每隔1 s把质量m1 kg的工件(视为质点)轻放在传送带上