2018高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 4 深度剖析傳送帶問題學(xué)案 新人教版必修1

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1、 深度剖析傳送帶問題 一、考點(diǎn)突破 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 題型 分值 牛頓第二定律的應(yīng)用 應(yīng)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 6～15分 二、重難點(diǎn)提示 重點(diǎn)：學(xué)會(huì)使用牛頓第二定律解決傳送帶問題。 難點(diǎn)：傾斜傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)情況分析。 傳送帶問題是以真實(shí)物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題，它既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，又能聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實(shí)際，因而，這種類型問題具有生命力，當(dāng)然也就是高考命題所關(guān)注的問題。 1. 傳送帶分類：水平、傾斜兩種； 按轉(zhuǎn)向分類：順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)兩種。 2. 受力和運(yùn)動(dòng)分析： 受力分析中

2、的摩擦力突變——發(fā)生在v物與v帶相同的時(shí)刻 運(yùn)動(dòng)分析中的速度變化——相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和對(duì)地速度變化 分析關(guān)鍵：①判斷v物、 v帶的大小與方向； ②判斷mgsinθ與 f 的大小與方向。 【要點(diǎn)詮釋】 水平傳送帶 傾斜傳送帶 首先是要對(duì)放在傳送帶上的物體進(jìn)行受力分析，分清物體所受摩擦力是阻力還是動(dòng)力。 先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，再判斷摩擦力的方向是關(guān)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(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，即對(duì)靜態(tài)→動(dòng)態(tài)→終態(tài)進(jìn)行分析和判斷，對(duì)其全過程作出合理分析、推論，進(jìn)而采用有關(guān)物理規(guī)律求解。 例題1 如圖所示，一平直的傳送帶以速

3、度v＝2m/s勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶把A處的工件運(yùn)送到B處，A、B相距L＝10m。若從A處把工件無初速地放到傳送帶上，經(jīng)過時(shí)間t＝6s能傳送到B處。現(xiàn)要用最短的時(shí)間把工件從A處傳送到B處，求傳送帶的運(yùn)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(yùn)動(dòng)，后勻速運(yùn)動(dòng)，故有S1＝、S2＝vt2，且t1＋t2＝t、S1＋S2＝L 聯(lián)立求解得t1＝2s；v＝at1，a＝1m/s2。 若要用最短時(shí)間把工件傳送到B處，工件加速度仍為a，設(shè)傳送帶速度為v′，工件先加速后勻速，同上，L＝＋v′t2；又t1＝，t2＝t－t1，聯(lián)立求解得L＝＋v′（t－）；因此得，從式子看出，，其t

4、有最小值，因而，通過解答可知工件一直加速到Ｂ所用時(shí)間最短，故可用一步解出，，即為傳送帶運(yùn)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(yùn)行，在傳送帶的A端輕輕放一個(gè)小物體，物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ ＝ 0.5，AB長(zhǎng)16m，求以下兩種情況下物體從A到B所用的時(shí)間。（取sin37°＝0.6，） （1）傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)； （2）傳送帶沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 思路分析：（1）傳送帶沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力如圖所示： mg sinθ－μmg cosθ＝ma，a＝gsinθ－μgcosθ＝2m/s2；S＝，則 （

5、2）傳送帶沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)物體受力如圖： 開始摩擦力方向向下，向下勻加速運(yùn)動(dòng) a＝gsin37°＋μ g cos37°＝10m/s2，t1＝＝1s S1＝＝5m、S2 ＝11m，1秒后，速度達(dá)到10m/s，摩擦力方向變?yōu)橄蛏? 物體以初速度v＝10m/s向下作勻加速運(yùn)動(dòng)a2＝gsin37°－μgcos37°＝2 m/s2 S2＝vt2＋，代入數(shù)據(jù)解得 t2＝1s，則t＝t1＋t2＝2s 答案：（1）4s （2）2s 例題3 如圖所示為糧食倉(cāng)庫(kù)中常用的皮帶傳輸裝置示意圖，它由兩臺(tái)皮帶傳送機(jī)組成，一臺(tái)水平傳送，A、B兩端相距L1＝3m；另一臺(tái)傾斜傳送，傳送帶與地面

6、間的傾角θ＝37°，C、D兩端相距L2＝4.45m，B、C相距很近。水平傳送帶以v0＝5m/s沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將質(zhì)量為m＝10kg的一袋大米無初速度地放在A端，它隨傳送帶到達(dá)B點(diǎn)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(dòng)摩擦因素均為μ＝0.5，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6、cos37°＝0.8。求： （1）若傾斜傳送帶CD不轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則米袋從C端運(yùn)動(dòng)到D端的時(shí)間為多少？ 思路分析：（1）米袋在AB上加速運(yùn)動(dòng)的加速度為 米袋速度達(dá)到時(shí)滑過的距離

7、 故米袋先加速一段時(shí)間后再與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)C端時(shí)的速度為 設(shè)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，米袋速度減為之前的加速度為 此時(shí)上滑的距離 米袋速度達(dá)到后，由于，米袋繼續(xù)減速上滑， 其加速度為 減速到零時(shí)上滑的距離 ，，即速度為零時(shí)剛好到D端。 由減速為所用時(shí)間 由減速為0所用時(shí)間 故米袋從C到D的總時(shí)間 。 答案：（1）1.25m （2）2.1s 【綜合拓展】水平傳送帶上物塊運(yùn)動(dòng)的所有可能性 一、無初速度放置 當(dāng)時(shí)：一直勻加速 當(dāng)時(shí)：先勻加速后勻速（相對(duì)傳送帶靜止） 二、以初速度滑上傳送帶 當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)：勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)時(shí)： 三、初速度方向與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 【綜合拓展】?jī)A斜傳送帶上物塊運(yùn)動(dòng)的所有可能性 一、向上傳送物塊 時(shí)，物塊不能向上運(yùn)送 二、向下傳送物塊 一直勻加速： （1）當(dāng)時(shí)：一直勻加速直線運(yùn)動(dòng) （2）當(dāng)時(shí) 6