（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動定律 專題突破四 用動力學(xué)方法解決動力學(xué)問題中的“傳送帶”課件.ppt

專題突破四用動力學(xué)方法解決動力學(xué)問題中的 “傳送帶”問題與“板塊”問題,大一輪復(fù)習(xí)講義,第三章牛頓運(yùn)動定律,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,隨堂測試,回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學(xué)習(xí)效果,課時作業(yè),限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度,過好雙基關(guān),一、“傳送帶”模型,1.水平傳送帶模型,加速,勻速,加速,加速,勻速,v0,2.傾斜傳送帶模型,加速,勻速,加速,勻速,1.模型特點 滑塊(視為質(zhì)點)置于長木板上，滑塊和木板均相對地面運(yùn)動，且滑塊和木板在摩擦力的作用下發(fā)生相對滑動. 2.兩種位移關(guān)系 滑塊從木板的一端運(yùn)動到另一端的過程中，若滑塊和木板向同一方向運(yùn)動，則滑塊的位移和木板的 等于木板的長度；若滑塊和木板向相反方向運(yùn)動，則滑塊的位移和木板的 等于木板的長度.,位移之差,位移之和,二、“滑塊木板”模型,1.任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡單的小過程組成，上一過程的末是下一過程的初，對每一個過程分析后，列方程，聯(lián)立求解. 2.注意兩個過程的連接處，加速度可能突變，但速度不會突變，速度是聯(lián)系前后兩個階段的橋梁.,三、處理多過程問題時應(yīng)注意的兩個問題,研透命題點,相對位移的計算 要分兩種情況：若二者同向，則x|x傳x物|；若二者反向，則x|x傳|x物|. 物體沿傾斜傳送帶向下運(yùn)動，tan 時，相對位移可能有重疊部分，要分段計算.,命題點一“傳送帶”模型,例1如圖1所示，有一足夠長的水平傳送帶以2 m/s的速度勻速運(yùn)動，現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶上，若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，則傳送帶將該物體傳送10 m的距離所需時間為多少？(取g10 m/s2),圖1,答案5.2 s,解析物體在傳送帶上做勻加速直線運(yùn)動過程中，加速度ag5 m/s2. 與傳送帶速度相同時，,故傳送帶將該物體傳送10 m的距離所需時間為tt1t25.2 s.,變式1(2018鹽城中學(xué)段考)如圖2所示，物塊M在靜止的足夠長的傳送帶上以速度v0勻速下滑時，傳送帶突然啟動，方向如圖中箭頭所示，在此傳送帶的速度由零逐漸增加到2v0后勻速運(yùn)動的過程中，則以下分析正確的是 A.M下滑的速度不變 B.M立即開始在傳送帶上加速，速度變?yōu)?v0后向下勻速運(yùn)動 C.M先向下勻速運(yùn)動，后向下加速運(yùn)動，最后沿傳送帶向下 勻速運(yùn)動 D.M受的摩擦力方向始終沿傳送帶向上,圖2,解析傳送帶靜止時，物塊勻速下滑，故mgsin Ff，當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動時，根據(jù)受力分析可知，物塊先向下做加速運(yùn)動，當(dāng)速度與傳送帶速度相同時，物塊和傳送帶以相同的速度勻速下滑，故C正確.,1.模型特點：滑塊(視為質(zhì)點)置于木板上，滑塊和木板均相對地面運(yùn)動，且滑塊和木板在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動. 2.位移關(guān)系：如圖3，滑塊由木板一端運(yùn)動到另一端的過程中，滑塊和木板同向運(yùn)動時，位移之差xx1x2L(板長)；滑塊和木板反向運(yùn)動時，位移之和xx2x1L.,命題點二“滑塊木板”模型,圖6,3.基本思路,例2(2018高郵市期初)一木箱放在平板車的中部，距平板車的后端、駕駛室后端均為L1.5 m，如圖4所示處于靜止?fàn)顟B(tài)，木箱與平板車之間的動摩擦因數(shù)為0.5，現(xiàn)使平板車以a1的加速度勻加速啟動，速度達(dá)到v6 m/s后接著做勻速直線運(yùn)動，運(yùn)動一段時間后勻減速剎車(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取g10 m/s2)，求： (1)若木箱與平板車相對靜止，加速度a1大小滿足什么條件？,圖4,答案a15 m/s2,解析木箱與平板車相對靜止，加速度相同，當(dāng)木箱受到的靜摩擦力達(dá)到最大值時加速度最大，由牛頓第二定律有：Ffmaxmammg 得am5 m/s2 解得a15 m/s2,(2)若a16 m/s2，當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到v6 m/s時，木箱在平板車上的位置(離駕駛室后端距離)；,答案2.1 m,解析因為a16 m/s25 m/s2，故木箱與平板車發(fā)生相對滑動，,解得 x24.2 m 當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到v6 m/s時，木箱在平板車上離駕駛室后端距離為：sx2x1L4.2 m3.6 m1.5 m2.1 m,(3)在第(2)問情況下，若在木箱速度剛達(dá)到6 m/s時平板車立即剎車到停止，則要使木箱不會撞到駕駛室，平板車剎車時的加速度大小滿足什么條件？,答案a12 m/s2,解析木箱減速停止時的位移為：,木箱不與車相碰需滿足：x3x4s 解得：a12 m/s2.,變式2如圖5甲所示，質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上.一個質(zhì)量為m的小滑塊以初速度v0從木板的左端向右滑上木板.滑塊和木板的水平速度隨時間變化的圖象如圖乙所示.某同學(xué)根據(jù)圖象作出如下判斷，正確的是 A.滑塊和木板始終存在相對運(yùn)動 B.滑塊始終未離開木板 C.滑塊的質(zhì)量小于木板的質(zhì)量 D.木板的長度一定為,圖5,變式3(2018泰州中學(xué)月考)如圖6所示，一質(zhì)量M3.0 kg的足夠長的木板B放在光滑的水平面上，其上表面放置質(zhì)量m1.0 kg的小木塊A，A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，A與B間的動摩擦因數(shù)0.30，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.現(xiàn)給木塊A施加一隨時間t變化的水平力Fkt(k2 N/s)，取g10 m/s2. (1)若木板B固定，則經(jīng)過多少時間木塊A開始滑動？,圖6,答案1.5 s,解析當(dāng)木板B固定時，木塊A開始滑動瞬間，水平力F與最大靜摩擦力大小相等，則：F1Ffmmg 設(shè)經(jīng)過t1時間木塊A開始滑動，則：F1kt1,(2)若木板B固定，求t22.0 s時木塊A的加速度大小.,答案1 m/s2,解析t22.0 s時，有F2kt222 N4 N 由牛頓第二定律得：F2mgma,(3)若木板B不固定，求t31.0 s時木塊A受到的摩擦力大小.,答案1.5 N,解析在t31.0 s時水平外力為：F3kt321 N2 N 因為此時外力小于最大靜摩擦力，兩者一定不發(fā)生相對滑動，故一起做勻加速運(yùn)動，以整體為研究對象，由牛頓第二定律可得：F3(mM)a,對木塊A受力分析有：F3Ffma 則FfF3ma(210.5) N1.5 N.,隨堂測試,1.(多選)(2018徐州三中月考)如圖7所示，質(zhì)量M2 kg的一定長度的長木板靜止在光滑水平面上，在其左端放置一質(zhì)量m1 kg的小木塊(可視為質(zhì)點)，小木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)0.2.長木板和小木塊先相對靜止，然后用一水平向右的F4 N的力作用在小木塊上，經(jīng)過時間t2 s，小木塊從長木板另一端滑出，g取10 m/s2，則 A.滑出瞬間，小木塊的速度大小為2 m/s B.滑出瞬間，小木塊的速度大小為4 m/s C.滑出瞬間，長木板的速度大小為2 m/s D.滑出瞬間，長木板的速度大小為4 m/s,1,2,3,4,圖7,解析由牛頓第二定律得：,1,2,3,4,由題意可知，小木塊與長木板都做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動時間： t2 s， 小木塊滑出瞬間，小木塊的速度大小為：v1a1t22 m/s4 m/s， 長木板的速度大小為：v2a2t12 m/s2 m/s，故B、C正確.,2.(多選)(2017運(yùn)河中學(xué)調(diào)研)如圖8所示為糧袋的傳送裝置.已知AB間長度為L.傳送帶與水平方向的夾角為.工作時運(yùn)行速度為v，糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，正常工作時工人在A端將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上，關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動，以下說法正確的是(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) A.若gsin D.糧袋到達(dá)B端的速度與v比較，可能大，可能小，也可能相等,圖8,1,2,3,4,解析若mgcos ，糧袋一直受到滑動摩擦力作用，一直做加速運(yùn)動，故A正確. 糧袋開始運(yùn)動時受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力，,若<tan ，當(dāng)速度達(dá)到v后，做加速度為g(sin cos )的勻加速運(yùn)動，故B、C錯誤. 糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運(yùn)動，到達(dá)B點時還沒有和傳送帶同速，速度小于v；糧袋可能先勻加速運(yùn)動，當(dāng)速度與傳送帶相同后，做勻速運(yùn)動，到達(dá)B點時速度與v相同；也可能先做加速度較大的勻加速運(yùn)動，當(dāng)速度與傳送帶相同后做加速度較小的勻加速運(yùn)動，到達(dá)B點時的速度大于v，故D正確.,1,2,3,4,3.(2018儀征中學(xué)質(zhì)檢)如圖9所示，水平方向的傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，傳送帶速度大小恒為v2 m/s，兩端A、B間距離為3 m.一物塊從B端以初速度v04 m/s滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.4，g取10 m/s2.物塊從滑上傳送帶至離開傳送帶的過程中，速度隨時間變化的圖象是圖中的,圖9,1,2,3,4,4.(多選)(2018寶應(yīng)中學(xué)第三次模擬)如圖10甲所示，上表面粗糙的平板車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量m1 kg的滑塊以v03 m/s的速度從左邊滑上平板車，忽略滑塊的大小.從滑塊剛滑上平板車開始計時，它們的vt圖象如圖乙所示，滑塊在平板車上運(yùn)動了1 s，取重力加速度g10 m/s2.下列說法正確的是 A.滑塊與平板車間的動摩擦因數(shù)為0.1 B.平板車的質(zhì)量為1 kg C.平板車的長度為2.5 m D.全過程中摩擦生熱為2.5 J,1,2,3,4,圖10,解析根據(jù)vt圖象的斜率大小表示加速度大小，,1,2,3,4,由vt圖象可知滑塊、平板車的加速度大小相等，使它們產(chǎn)生加速度的力就是兩者之間的滑動摩擦力，因此它們的質(zhì)量相等，均為1 kg，故B正確； 二者的相對位移的大小等于平板車的長度，由vt圖象與坐標(biāo)軸所圍面積可知s2 m，故C錯誤； 全過程中摩擦生熱Qmgs0.11102 J2 J，故D錯誤.,課時作業(yè),1.(多選)(2019鹽城中學(xué)月考) 如圖1所示，三角形傳送帶以1 m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，兩邊的傳送帶長都是2 m，且與水平方向的夾角均為37.現(xiàn)有兩小物塊A、B從傳送帶頂端都以1 m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為0.5.下列說法中正確的是(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8) A.物塊A到達(dá)底端的速度比物塊B到達(dá)底端的速度大 B.物塊A、B同時到達(dá)底端 C.物塊A先到達(dá)傳送帶底端 D.物塊A、B在傳送帶上的劃痕長度之比為13,1,2,3,4,5,6,7,8,圖1,雙基鞏固練,9,解析對物塊A、B受力分析，因為mgsin 37mgcos 37，故物塊A所受摩擦力沿傳送帶向上，向下做勻加速直線運(yùn)動，物塊B所受摩擦力沿傳送帶向上，向下做勻加速直線運(yùn)動，且兩物塊做勻加速直線運(yùn)動的加速度大小相等，又由位移大小相等知運(yùn)動的時間相等，故到達(dá)底端的速度大小相等，故A、C錯誤，B正確. 對物塊A，劃痕的長度等于物塊A的位移減去傳送帶的位移，以物塊A為研究對象，由牛頓第二定律得：a2 m/s2，由運(yùn)動學(xué)公式得運(yùn)動時間為：t1 s，所以傳送帶運(yùn)動的位移為xvt1 m.則物塊A對傳送帶的劃痕為：x12 m1 m1 m，對物塊B，劃痕的長度等于B的位移加上傳送帶的位移，同理得出物塊B對傳送帶的劃痕長度為x23 m.所以劃痕長度之比為13，故D正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,2.(多選)如圖2甲所示的水平傳送帶AB逆時針勻速轉(zhuǎn)動，一物塊沿曲面從一定高度處由靜止開始下滑，以某一初速度從傳送帶左端滑上，在傳送帶上由速度傳感器記錄下物塊速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向左為正方向，以物塊剛滑上傳送帶時為計時起點).已知傳送帶的速度保持不變，重力加速度g取10 m/s2.關(guān)于物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)及物塊在傳送帶上運(yùn)動第一次回到傳送帶左端的時間t，下列計算結(jié)果正確的是 A.0.4 B.0.2 C.t4.5 s D.t3 s,圖2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析由題圖乙可得，物塊做勻變速運(yùn)動的加速度大小為a 2.0 m/s2，由牛頓第二定律得FfMaMg，則可得物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.2，A錯誤，B正確. 在vt圖象中，圖線與時間軸所圍面積表示物塊的位移，則物塊經(jīng)減速、反向加速并最終與傳送帶相對靜止，最后勻速運(yùn)動回到傳送帶左端時，物塊的位移為0，由題圖乙可得物塊在傳送帶上運(yùn)動的總時間為4.5 s，C正確，D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3.(2018高郵市期初)如圖3所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為37，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動.在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) ，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的是,圖3,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析初始狀態(tài)時：小木塊所受重力的分力與滑動摩擦力均沿著傳送帶向下，且都是恒力，所以小木塊先沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動，,當(dāng)小木塊的速度與傳送帶速度相等時，由tan 知小木塊繼續(xù)沿傳送帶勻加速向下，但是此時滑動摩擦力的方向沿傳送帶向上，,比較知道a1a2，根據(jù)vt圖象的斜率表示加速度，知第二段圖線的斜率比第一段小，故A、B、C錯誤，D正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4.(多選)如圖4所示，一足夠長的木板靜止在粗糙的水平面上，t0時刻滑塊從板的左端以速度v0水平向右滑行，木板與滑塊之間存在摩擦，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則滑塊的vt圖象可能是圖中的,圖4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5.(2018泰州中學(xué)模擬)如圖5所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力Fkt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是,圖5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,6.(多選)(2018鹽城中學(xué)段考)如圖6所示，一足夠長的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜止在木板上，木板和物塊間有摩擦.現(xiàn)用水平力向右拉木板，在物塊相對木板運(yùn)動過程中，撤掉拉力，此后木板和物塊相對于水平面的運(yùn)動情況為 A.物塊向右運(yùn)動，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)動 B.物塊先向左運(yùn)動，再向右運(yùn)動 C.木板向右運(yùn)動，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動 D.木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零,圖6,綜合提升練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析當(dāng)物塊相對木板滑動了一段距離仍有相對運(yùn)動時撤掉拉力，此時物塊的速度小于木板的速度，兩者之間存在滑動摩擦力，物塊受到木板的滑動摩擦力方向向右，與其速度方向相同，向右做加速運(yùn)動，而木板受到物塊的滑動摩擦力方向向左，與其速度方向相反，向右做減速運(yùn)動，當(dāng)兩者速度相等時一起向右做勻速直線運(yùn)動，故A、C正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,7.(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))一足夠長的輕質(zhì)薄硬紙片置于光滑水平地面上，其上放有質(zhì)量均為1 kg的A、B兩物塊，A、B物塊與薄硬紙片之間的動摩擦因數(shù)分別為10.3，20.2，水平恒力F作用在A物塊上，如圖7所示.已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取g10 m/s2，則下列說法正確的是 A.若F1.5 N，則A物塊所受摩擦力大小為1.5 N B.若F8 N，則B物塊的加速度為4.0 m/s2 C.無論力F多大，A物塊與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動 D.無論力F多大，B物塊與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動,圖7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析A物塊與薄硬紙片間的最大靜摩擦力為：FfA1mAg0.3110 N3 N， B物塊與薄硬紙片間的最大靜摩擦力為：FfB2mBg0.2110 N2 N； 因F11.5 NFfA， 所以A、B物塊及薄硬紙片保持相對靜止，整體在F1作用下向左勻加速運(yùn)動，,此時對AF1FfA1mAa1，解得FfA10.75 N，故A錯誤；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,若當(dāng)F28 N時，假設(shè)A、B兩物塊相對薄硬紙片靜止，,則此時B物塊相對薄硬紙片發(fā)生相對滑動，故B的加速度仍為2 m/s2，選項B、D錯誤； 由以上分析可知當(dāng)薄硬紙片的加速度為2 m/s2時，物塊B相對薄硬紙片將要產(chǎn)生相對滑動， 此時薄硬紙片受到的摩擦力為2 N，即紙片對A物塊的摩擦力也為2 NFfA， 則無論力F多大，A物塊與薄硬紙片都不會發(fā)生相對滑動，選項C正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,8.(2018田家炳中學(xué)模擬)傳送帶以恒定速度v4 m/s順時針運(yùn)行，傳送帶與水平面的夾角37.現(xiàn)將質(zhì)量m2 kg的小物品輕放在其底端(小物品可看成質(zhì)點)，平臺上的人通過一根平行于傳送帶的輕繩用恒力F20 N拉小物品，經(jīng)過一段時間物品被拉到離地面高為H1.8 m的平臺上，如圖8所示.已知物品與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370.8.問： (1)物品從傳送帶底端運(yùn)動到平臺上所用的時間是多少？,圖8,答案1 s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析物品在達(dá)到與傳送帶速度v4 m/s相等前，有： Fmgcos 37mgsin 37ma1 解得a18 m/s2； 由va1t1，得t10.5 s，,共速后，有：Fmgcos 37mgsin 37ma2， 解得a20，即物品隨傳送帶勻速上升，,總時間為：tt1t21 s； 即物品從傳送帶底端運(yùn)動到平臺上所用的時間是1 s；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)若在物品與傳送帶達(dá)到同速瞬間撤去恒力F，求物品還需多長時間離開傳送帶？(計算結(jié)果可用根式表示),1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析在物品與傳送帶達(dá)到同速瞬間撤去恒力F，根據(jù)牛頓第二定律，有 mgcos 37mgsin 37ma3 解得：a32 m/s2； 假設(shè)物品向上勻減速到速度為零時，,即物品速度減為零前已經(jīng)到達(dá)最高點；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,9.(2018徐州市期中)如圖9甲所示，粗糙水平面上有一個長L1 m、質(zhì)量M3 kg的長木板，木板上表面左半部分粗糙，右半部分光滑，木板與地面間的動摩擦因數(shù)10.25.質(zhì)量m1 kg的物塊(可視為質(zhì)點)放置在木板的右端，物塊與木板左半部分的動摩擦因數(shù)20.5.在木板右端施加如圖乙所示的水平拉力F，g取10 m/s2.求： (1)木板剛開始運(yùn)動時的加速度大??；,答案1 m/s2,圖9,解析對木板受力分析， 根據(jù)牛頓第二定律可知： F11(Mm)gMa 解得：a1 m/s2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)物塊運(yùn)動多長時間后與木板速度相同；,答案0.5 s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,恰好運(yùn)動到有摩擦力位置，此時木板的速度為：vat11 m/s,假設(shè)經(jīng)歷時間t2兩者速度相同，則有：v共at2vat2 解得：t20.5 s，v共2.5 m/s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(3)經(jīng)過t2.5 s物塊運(yùn)動的位移大小.,答案4.875 m,1,2,3,4,5,6,7,8,9,故此后兩者一起做勻加速運(yùn)動，時間ttt1t21 s，,故物塊前進(jìn)的位移為：xx2x34.875 m.,達(dá)到共同速度后，假設(shè)兩者以相同的加速度運(yùn)動，物塊運(yùn)動的加速度為：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,