高中物理-传送带模型-滑块木板模型

1 传送带模型传送带模型 1 水平传送带模型水平传送带模型 项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况 情景情景 1 1 可能一直加速可能一直加速 2 可能先加速后匀速可能先加速后匀速 情景情景 2 1 v0 v 时 可能一直减速 也可能先减速再匀速时 可能一直减速 也可能先减速再匀速 2 v0v 返回时速度为 返回时速度为 v 当 当 v0 v 返回时速度为 返回时速度为 v0 2 倾斜传送带模型倾斜传送带模型 项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况 情景情景 1 1 可能一直加速可能一直加速 2 可能先加速后匀速可能先加速后匀速 情景情景 2 1 可能一直加速可能一直加速 2 可能先加速后匀速可能先加速后匀速 3 可能先以可能先以 a1加速后以加速后以 a2加速加速 情景情景 3 1 可能一直加速可能一直加速 2 可能先加速后匀速可能先加速后匀速 3 可能一直匀速可能一直匀速 4 可能先以可能先以 a1加速后以加速后以 a2加速加速 情景情景 4 1 可能一直加速可能一直加速 2 可能一直匀速可能一直匀速 3 可能先减速后反向加速可能先减速后反向加速 先是靠摩擦力加速到与传送带同速度 a1 F m 后是 a2 Gsina f 摩擦力 m 这个加速度加速 水平传送带问题水平传送带问题 求解的关键在于正确分析出物体所受摩擦力求解的关键在于正确分析出物体所受摩擦力 判断摩擦力时要注意比较物体的运动 速度与传送带的速度 也就是分析物体在运动位移 x 对地 的过程中速度是否和传送带速度相等 物体的 速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 倾斜传送带问题倾斜传送带问题 求解的关键在于正确分析物体与传送带的相对运动情况求解的关键在于正确分析物体与传送带的相对运动情况 从而判断其是否受到滑动 摩擦力作用 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向 然后根据物体的受力情况确定物体 的运动情况 当物体速度与传送带速度相等时 物体所受的摩擦力有可能发生突变 小结 分析处理传送带问题时需要特别注意两点 一是对物体在初态时 静止释放或有初速度的释放 所受滑 动摩擦力的方向的分析 二是对物体与传送带共速时摩擦力的有无及方向的分析 对于传送带问题 一定要全面掌握上面提到的几类传送带模型 尤其注意要根据具体情况适时进行 讨论 看一看受力与速度有没有转折点 突变点 做好运动过程的划分及相应动力学分析 2 3 传送带问题的解题思路模板传送带问题的解题思路模板 分析物体运动过程分析物体运动过程 例例 1 多选 如图所示 足够长的传送带与水平面夹角为 在传送带上某位置轻轻放置一小木 块 小木块与传送带间动摩擦因素为 小木块速度随时间变化关系如图所示 v0 t0已知 则 A 传送带一定逆时针转动 B 0 0 tan cos v gt C 传送带的速度大于 v0 D t0后滑块的加速度为 0 0 2 sin v g t 求相互运动时间 相互运动的位移求相互运动时间 相互运动的位移 例例 2 如图所示 水平传送带两端相距 x 8 m 工件与传送带间的动摩擦因数 0 6 工件滑上 A 端时速度 vA 10 m s 设工件到达 B 端时的速度为 vB 取 g 10 m s2 1 若传送带静止不动 求 vB 2 若传送带顺时针转动 工件还能到达 B 端吗 若不能 说明理由 若能 求到达 B 点的速度 vB 3 若传送带以 v 13 m s 逆时针匀速转动 求 vB及工件由 A 到 B 所用的时间 例例 3 某煤矿运输部有一新采购的水平浅色足够长传送带以 4 0 m s 的恒定速度运动 若使该传送带 改做加速度大小为 3 0 m s2的匀减速运动 并且在传送带开始做匀减速运动的同时 将一煤块 可视为质 点 无初速度放在传送带上 已知煤块与传送带间的动摩擦因数为 0 10 重力加速度取 10 m s2 求煤块在 浅色传送带上能留下的痕迹长度和相对于传送带运动的位移大小 计算结果保留两位有效数字 3 例例 4 将一个粉笔头 可看做质点 轻放在以 2 m s 的恒定速度运动的足够长的水平传送带上后 传送 带上留下一条长度为 4 m 的画线 若使该传送带仍以 2 m s 的初速度改做匀减速运动 加速度大小恒为 1 5 m s2 且在传送带开始做匀减速运动的同时 将另一个粉笔头 与传送带的动摩擦因数和第一个相同 也可看做质点 轻放在传送带上 该粉笔头在传送带上能留下一条多长的画线 传送带无限长 取 g 10m s2 随堂练习 随堂练习 1 多选 如图所示 水平传送带 A B 两端点相距 x 4 m 以 v0 2 m s 的速度 始终保持不 变 顺时针运转 今将一小煤块 可视为质点 无初速度地轻放至 A 点处 已知小煤块与传送带间的动摩擦 因数为 0 4 g 取 10 m s2 由于小煤块与传送带之间有相对滑动 会在传送带上留下划痕 则小煤块从 A 运动到 B 的过程中 A 小煤块从 A 运动到 B 的时间是 s 2 B 小煤块从 A 运动到 B 的时间是 2 25 s C 划痕长度是 4 m D 划痕长度是 0 5 m 随堂练习 随堂练习 2 如图所示 有一条沿顺时针方向匀速传送的传送带 恒定速度 v 4 m s 传送带与水平 面的夹角 37 现将质量 m 1 kg 的小物块轻放在其底端 小物块可视作质点 与此同时 给小物块沿 传送带方向向上的恒力 F 8 N 经过一段时间 小物块上到了离地面高为 h 2 4 m 的平台上 已知物块 与传送带之间的动摩擦因数 0 5 g 取 10 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 问 1 物块从传送带底端运动到平台上所用的时间 2 若在物块与传送带达到相同速度时 立即撤去恒力 F 计算小物块还需经过多少时间离开传送带以及离开时的速度 答案 1 1 33 s 2 0 85 s 2 3 m s 4 木块滑板模型木块滑板模型 上 下叠放两个物体 并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 两个物体分别在各自所受 力的作用下完成各自的运动 且两者之间还有相对运动 1 模型特点模型特点 1 上下叠放的两个物体 在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 2 是否存在速度相等的 临界点临界点 来判定临界速度之后物体的运动形式 3 位移关系位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中 若滑块和滑板同向运动 位移之差等于板若滑块和滑板同向运动 位移之差等于板 长 反向运动时 位移之和等于板长 长 反向运动时 位移之和等于板长 2 木块滑板模型模型解题基本思路 木块滑板模型模型解题基本思路 1 分析滑块和木板的受力情况 根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度 2 对滑块和木板进行运动情况分析 找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系 建立方程 特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移 3 分析滑块 分析滑块 木板模型问题时应掌握的技巧木板模型问题时应掌握的技巧 1 分析题中滑块 木板的受力情况 求出各自的加速度 2 画好运动草图 找出位移 速度 时间等物理量间的关系 3 明白每一过程的末速度是下一过程的初速度 4 两者发生相对滑动的条件 1 摩擦力为滑动摩擦力 2 二者加速度不相等 4 易错点易错点 不清楚滑块 滑板的受力情况 求不出各自的加速度 不清楚物体间发生相对滑动的条件 5 例例 1 如图所示 物块 A 和长木板 B 的质量均为 1 kg A 与 B 之间 B 与地面之间的动摩擦因数分别 为 0 5 和 0 2 开始时 A 静止在 B 的左端 B 停在水平地面上 某时刻起给 A 施加一大小为 10 N 方向与 水平成 37 斜向上的拉力 F 0 5 s 后撤去 F 最终 A 恰好停在 B 的右端 sin37 0 6 cos37 0 8 g 取 10 m s2 1 0 5 s 末物块 A 的速度 2 木板 B 的长度 答案 1 3 m s 2 1 5 m 例例 2 一长木板在水平地面上运动 在 t 0 时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上 以后木 板运动的速度 时间图象如图所示 已知物块与木板的质量相等 物块与木板间及木板与地面间均有摩 擦 物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 且物块始终在木板上 取 g 10 m s2 求 1 物块与木板间 木板与地面间的动摩擦因数 2 从 t 0 时刻到物块与木板均停止运动时 物块相对于木板的位移的大小 答案 1 0 20 0 30 2 1 125 m 例例 3 一长轻质薄硬纸片置于光滑水平地面上 木板上放质量均为 1kg 的 A B 两物块 A B 与薄硬 纸片之间的动摩擦因数分别为 1 0 3 2 0 2 水平恒力 F 作用在 A 物块上 如图所示 已知最大静摩擦 力等于滑动摩擦力 g 10m s2 则 A 若 F 1N 则物块 薄硬纸片都静止不动 B 若 F 1 5N 则 A 物块所受摩擦力大小为 1 5N C 若 F 8N 则 B 物块的加速度为 4 0m s2 D 无论力 F 多大 A 与薄硬纸片都不会发生相对滑动 随堂练习 随堂练习 1 质量为 2kg 的木板 B 静止在水平面上 可视为质点的物块 A 从木板的左侧沿木板上表 面水平冲上木板 如图甲所示 A 和 B 经过 1s 达到同一速度 之后共同减速直至静止 A 和 B 的 v t 图 像如图乙所示 重力加速度 g 10m s2 求 1 A 与 B 之间的动摩擦因数 1和 B 与水平面间的 动摩擦因数 2 2 A 的质量 6 例例 4 一平板车 质量 M 100kg 停在水平路面上 车身的平板离地面的高度 h 1 25m 一质量 m 50kg 的小物块置于车的平板上 它到车尾的距离 b 1m 与车板间的动摩擦因数 如图所示 2 0 今对平板车施一水平方向的恒力 使车向前行驶 结果物块从车板上滑落 物块刚离开车板的时刻 车 向前行驶距离 求物块落地时 地点到车尾的水平距离 s 不计路面摩擦 g 10m s2 ms0 2 0 课后作业课后作业 1 如图所示 倾角为 37 长为 l 16 m 的传送带 转动速度为 v 10 m s 在传送带顶端 A 处无 初速度的释放一个质量为 m 0 5 kg 的物体 已知物体与传送带间的动摩擦因数 0 5 g 取 10 m s2 求 sin37 0 6 cos37 0 8 1 传送带顺时针转动时 物体从顶端 A 滑到底端 B 的时间 2 传送带逆时针转动时 物体从顶端 A 滑到底端 B 的时间 2 多选 如图所示 长木板放置在水平面上 一小物块置于长木板的中央 长木板和物块的质量 均为 m 物块与木板间的动摩擦因数为 木板与水平面间动摩擦因数为 已知最大静摩擦力与滑动 3 摩擦力大小相等 重力加速度为 g