2022高中物理 牛頓定律應用專題 4 深度剖析傳送帶問題學案 新人教版必修1

2022高中物理 牛頓定律應用專題 4 深度剖析傳送帶問題學案 新人教版必修1一、考點突破知識點考綱要求題型分值牛頓第二定律的應用應用牛頓第二定律解決問題傳送帶模型的分析選擇題解答題615分二、重難點提示重點：學會使用牛頓第二定律解決傳送帶問題。難點：傾斜傳送帶上物體的運動情況分析。傳送帶問題是以真實物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題，它既能訓練學生的科學思維，又能聯(lián)系科學、生產(chǎn)和生活實際，因而，這種類型問題具有生命力，當然也就是高考命題所關注的問題。1. 傳送帶分類：水平、傾斜兩種；按轉向分類：順時針、逆時針轉兩種。 2. 受力和運動分析：受力分析中的摩擦力突變發(fā)生在v物與v帶相同的時刻運動分析中的速度變化相對運動方向和對地速度變化分析關鍵：判斷v物、 v帶的大小與方向；判斷mgsin與 f 的大小與方向。【要點詮釋】水平傳送帶傾斜傳送帶首先是要對放在傳送帶上的物體進行受力分析，分清物體所受摩擦力是阻力還是動力。先對物體進行受力分析，再判斷摩擦力的方向是關鍵，正確理解題意和挖掘題中隱含條件是解決這類問題的突破口。其次是對物體進行運動狀態(tài)分析，即對靜態(tài)動態(tài)終態(tài)進行分析和判斷，對其全過程作出合理分析、推論，進而采用有關物理規(guī)律求解。例題1 如圖所示，一平直的傳送帶以速度v2m/s勻速運動，傳送帶把A處的工件運送到B處，A、B相距L10m。若從A處把工件無初速地放到傳送帶上，經(jīng)過時間t6s能傳送到B處?，F(xiàn)要用最短的時間把工件從A處傳送到B處，求傳送帶的運行速度至少多大。思路分析：由題意可知：t >，所以工件在6s內(nèi)先勻加速運動，后勻速運動，故有S1、S2vt2，且t1t2t、S1S2L 聯(lián)立求解得t12s；vat1，a1m/s2。若要用最短時間把工件傳送到B處，工件加速度仍為a，設傳送帶速度為v，工件先加速后勻速，同上，Lvt2；又t1，t2tt1，聯(lián)立求解得Lv（t）；因此得，從式子看出，其t有最小值，因而，通過解答可知工件一直加速到所用時間最短，故可用一步解出，即為傳送帶運行最小速度，得。答案：m/s例題2 如圖所示，傳送帶與水平面夾角為37°，并以v 10m/s運行，在傳送帶的A端輕輕放一個小物體，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù) 0.5，AB長16m，求以下兩種情況下物體從A到B所用的時間。（取sin37°0.6，）（1）傳送帶沿順時針方向轉動；（2）傳送帶沿逆時針方向轉動。思路分析：（1）傳送帶沿順時針方向轉動時受力如圖所示：mg sinmg cosma，agsingcos2m/s2；S，則（2）傳送帶沿逆時針方向轉動物體受力如圖：開始摩擦力方向向下，向下勻加速運動agsin37° g cos37°10m/s2，t11s S15m、S2 11m，1秒后，速度達到10m/s，摩擦力方向變?yōu)橄蛏衔矬w以初速度v10m/s向下作勻加速運動a2gsin37°gcos37°2 m/s2S2vt2，代入數(shù)據(jù)解得 t21s，則tt1t22s答案：（1）4s （2）2s例題3 如圖所示為糧食倉庫中常用的皮帶傳輸裝置示意圖，它由兩臺皮帶傳送機組成，一臺水平傳送，A、B兩端相距L13m；另一臺傾斜傳送，傳送帶與地面間的傾角37°，C、D兩端相距L24.45m，B、C相距很近。水平傳送帶以v05m/s沿順時針方向轉動?，F(xiàn)將質(zhì)量為m10kg的一袋大米無初速度地放在A端，它隨傳送帶到達B點后，速度大小不變地傳到傾斜傳送帶的C端。米袋與兩傳送帶之間的動摩擦因素均為0.5，取g10m/s2，sin37°0.6、cos37°0.8。求：（1）若傾斜傳送帶CD不轉動，則米袋沿傳送帶CD所能上滑的最大距離是多少？（2）若傾斜傳送帶CD以v 4m/s的速率順時針轉動，則米袋從C端運動到D端的時間為多少？思路分析：（1）米袋在AB上加速運動的加速度為 米袋速度達到時滑過的距離故米袋先加速一段時間后再與傳送帶一起勻速運動，到達C端時的速度為設米袋在CD上傳送的加速度大小為，據(jù)牛頓第二定律 得 ，方向沿斜面向下能沿CD上滑的最大距離 （2）CD順時針轉動時，米袋速度減為之前的加速度為此時上滑的距離 米袋速度達到后，由于，米袋繼續(xù)減速上滑，其加速度為 減速到零時上滑的距離 ，即速度為零時剛好到D端。由減速為所用時間 由減速為0所用時間 故米袋從C到D的總時間 。答案：（1）1.25m （2）2.1s【綜合拓展】水平傳送帶上物塊運動的所有可能性一、無初速度放置當時：一直勻加速當時：先勻加速后勻速（相對傳送帶靜止）二、以初速度滑上傳送帶當時：當時：勻速直線運動當時：三、初速度方向與傳送帶轉動方向相反【綜合拓展】傾斜傳送帶上物塊運動的所有可能性一、向上傳送物塊時，物塊不能向上運送二、向下傳送物塊 一直勻加速：（1）當時：一直勻加速直線運動（2）當時