高中物理 传送带专题复习课件 新人教版必修1

1、1 “ “传送带类问题传送带类问题”是以真实物理现象为依据的问是以真实物理现象为依据的问题题, ,它既能训练学生的科学思维它既能训练学生的科学思维, ,又能联系科学、生又能联系科学、生产和生活实际产和生活实际, ,因而这种类型题具有生命力因而这种类型题具有生命力, ,当然也当然也是高考命题专家所关注的问题是高考命题专家所关注的问题. .由于由于“传送带类问题传送带类问题”在高考考纲范围内属于涉及力、运动、能量等比较在高考考纲范围内属于涉及力、运动、能量等比较综合的一种常见的模型综合的一种常见的模型, ,所以是历年来高考试题考查所以是历年来高考试题考查的热点的热点. .学生对这类问题做答的得分率

2、低学生对这类问题做答的得分率低. .传送带类问题传送带类问题2专题二专题二“传送带模型传送带模型”类问题类问题 1.1.知识概要与方法归纳知识概要与方法归纳 “ “传送带类问题传送带类问题”分水平、倾斜两种分水平、倾斜两种; ;按转向分按转向分顺时针、逆时针两种顺时针、逆时针两种. . (1) (1)受力和运动分析受力和运动分析受力分析中的摩擦力突变受力分析中的摩擦力突变( (大小、方向大小、方向)发生在发生在v v物物与与v v带带相同的时刻相同的时刻; ;运动分析中的速度变化运动分析中的速度变化相相对运动方向和对地速度变化对运动方向和对地速度变化. . 分析关键是分析关键是:(1):(1)

3、v v物物、v v带带的大小方向的大小方向;(2);(2)mgmgsinsin与与F Ff f的大小与方向的大小与方向. .3 (2) (2)传送带问题中的功能分析传送带问题中的功能分析 功能关系功能关系: :W WF F=E Ek k+E EP P+ +Q Q 对对W WF F、Q Q的正确理解的正确理解 a.a.传送带所做的功传送带所做的功: :W WF F= =F Fx x带带, ,功率功率P P= =F Fv v带带( (F F由传送带受力平衡求得由传送带受力平衡求得).). b. b.产生的内能产生的内能: :Q Q= =F Ff fx x相对相对 c.c.如物体无初速如物体无初速,

4、 ,放在水平传送带上放在水平传送带上, ,则在整个则在整个加速过程中物体获得的动能加速过程中物体获得的动能E Ek k, ,因为摩擦而产生的热因为摩擦而产生的热量量Q Q有如下规律有如下规律: : E Ek k= =Q Q= = mvmv带带2 2214 2. 2.典型例题与规律总结典型例题与规律总结 (1)(1)水平放置运行的传送带水平放置运行的传送带 处理水平放置的传送带问题处理水平放置的传送带问题, ,首先应对放在传送首先应对放在传送带上的物体进行受力分析带上的物体进行受力分析, ,分清物体所受摩擦力是阻分清物体所受摩擦力是阻力还是动力力还是动力; ;然后对物体进行运动状态分析然后对物体

5、进行运动状态分析, ,即对静即对静态态动态动态终态进行分析和判断终态进行分析和判断, ,对其全过程作出合对其全过程作出合理分析、推论理分析、推论, ,进而采用有关物理规律求解进而采用有关物理规律求解. .这类问这类问题可分为题可分为: :运动学型运动学型; ;动力学型动力学型; ;能量守恒型能量守恒型; ;图象型图象型. .5 【例例7 7】如图】如图7 7所示所示, ,质量为质量为m m的物体从离传送带高的物体从离传送带高为为H H处沿光滑圆弧轨道下滑处沿光滑圆弧轨道下滑, ,水平进入长为水平进入长为L L的静止的的静止的传送带传送带, ,之后落在水平地面的之后落在水平地面的Q Q点点. .

6、已知物体与传送带已知物体与传送带间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为, ,则当传送带转动时则当传送带转动时, ,物体仍以物体仍以上述方式滑下上述方式滑下, ,将落在将落在Q Q点的左边还是右边？点的左边还是右边？图图 7 7 6 解析解析 物体从物体从P P点落下点落下, ,设水平进入传送带的速设水平进入传送带的速度为度为v v0 0, ,则由机械能守恒定律得则由机械能守恒定律得 mgHmgH= = (1) (1)当传送带静止时当传送带静止时, ,分析物体在传送带上的受力分析物体在传送带上的受力, ,可知物体做匀减速运动可知物体做匀减速运动, ,a a= =mgmg/ /m m= =g g. .物

7、体离开传物体离开传送带时的速度为送带时的速度为v vt t= ,= ,随后做平抛运动而落随后做平抛运动而落在在Q Q点点. . (2) (2)当传送带逆时针方向转动时当传送带逆时针方向转动时, ,物体的受力情况物体的受力情况与传送带静止时相同与传送带静止时相同, ,因而物体离开传送带时的速度因而物体离开传送带时的速度仍为仍为v vt t= ,= ,随后做平抛运动而仍落在随后做平抛运动而仍落在Q Q点点.(.(当当 2 2gLgL时时, ,物体将不能滑出传送带而被传物体将不能滑出传送带而被传送带送回送带送回, ,显然不符合题意显然不符合题意, ,舍去舍去.).)2021mgL220gL22020

8、7 (3) (3)当传送带顺时针转动时当传送带顺时针转动时, ,可能出现五种情况可能出现五种情况: : 当传送带的速度当传送带的速度v v带带较大时较大时, ,v v带带则分析物体在传送带上的受力可知则分析物体在传送带上的受力可知, ,物体一直做匀加物体一直做匀加速运动速运动, ,离开传送带时的速度为离开传送带时的速度为 v v= = v vt t= = 因而将落在因而将落在Q Q点的右边点的右边. . 当传送带的速度当传送带的速度v v带较小时带较小时, ,v v带带则分析物体在传送带上的受力可知则分析物体在传送带上的受力可知, ,物体一直做匀减速物体一直做匀减速运动运动, ,离开传送带时的

9、速度为离开传送带时的速度为v vt t= =因而仍将落在因而仍将落在Q Q点点. .gL220,220gL,220gLgL220,220gL8 当传送带的速度当传送带的速度 v v带带 , ,则分则分析物体在传送带上的受力可知析物体在传送带上的受力可知, ,物体将在传送带上先做物体将在传送带上先做匀加速运动匀加速运动, ,后做匀速运动后做匀速运动, ,离开传送带时的速度离开传送带时的速度v vt t 因而将落在因而将落在Q Q点右边点右边. . 当传送带的速度当传送带的速度 v v带带 时时, ,则分则分析物体在传送带上的受力可知析物体在传送带上的受力可知, ,物体将在传送带上先物体将在传送带

10、上先做匀减速运动做匀减速运动, ,后做匀速运动后做匀速运动, ,离开传送带时的速度离开传送带时的速度v vt t , ,因而将落在因而将落在Q Q点右边点右边. .gL220gH2,220gLgH2gL220gL2209 当传送带的速度当传送带的速度v v带带= = 时时, ,则物体在传送带则物体在传送带上不受摩擦力的作用而做匀速运动上不受摩擦力的作用而做匀速运动, ,故将落在故将落在Q Q点的点的右边右边. . 综上所述综上所述: :当传送带的速度当传送带的速度v v带带 时时, ,物体仍落在物体仍落在Q Q点点; ;当传送带的速度当传送带的速度v v带带 时时, ,物体将落在物体将落在Q

11、Q点的右边点的右边. .答案答案 见解析见解析gH2gLv220gLv22010 (2) (2)倾斜放置运行的传送带倾斜放置运行的传送带 这种传送带是指两皮带轮等大这种传送带是指两皮带轮等大, ,轴心共面但不在轴心共面但不在同一水平线上同一水平线上( (不等高不等高),),传送带将物体在斜面上传送传送带将物体在斜面上传送的装置的装置. .处理这类问题处理这类问题, ,同样是先对物体进行受力分同样是先对物体进行受力分析析, ,再判断摩擦力的方向是解题关键再判断摩擦力的方向是解题关键, ,正确理解题意正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口. .

12、这类这类问题通常分为问题通常分为: :运动学型运动学型; ;动力学型动力学型; ;能量守恒型能量守恒型. .11 【例例8 8】如图】如图8 8所示所示, ,传送带与水平面传送带与水平面夹角为夹角为3737, ,并以并以v v=10 m/s=10 m/s运行运行, ,在传送带在传送带的的A A端轻轻放一个小物体端轻轻放一个小物体, ,物体与传送带物体与传送带之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数=0.5,=0.5,ABAB长长1616米米, ,求以下两种情况下物体从求以下两种情况下物体从A A到到B B所用的时间所用的时间. . (1) (1)传送带顺时针方向转动传送带顺时针方向转动. . (2)

13、(2)传送带逆时针方向转动传送带逆时针方向转动. .图图 8 812 解析解析 (1)(1)传送带顺时针方向转动时受力如题图传送带顺时针方向转动时受力如题图所示所示: : mgmgsinsin- -mgmgcoscos= =mama a a= =g gsinsin- -gcosgcos=2 m/s=2 m/s2 2 x x= = atat2 2 t t= =4 s.= =4 s. (2) (2)传送带逆时针方向转动传送带逆时针方向转动, ,物体受力如图物体受力如图: :开始摩擦力方向沿传送带向下开始摩擦力方向沿传送带向下, ,向下匀加速运动向下匀加速运动 a a= =g gsin 37sin

14、37+ +g gcos 37cos 37=10 =10 m/sm/s2 2 t t1 1= =v v/ /a a=1 =1 s s21s21622ax13 x x1 1= = atat2 2=5 m=5 m x x2 2=11 m=11 m 1 1秒后秒后, ,速度达到速度达到10 m/s,10 m/s,摩擦力方向变为沿传摩擦力方向变为沿传送带向上送带向上. .物体以初速度物体以初速度v v=10 m/s=10 m/s向下做匀加速运动向下做匀加速运动 a a2 2= =g gsin 37sin 37- -gcos 37gcos 37=2 m/s=2 m/s2 2 x x2 2= =vtvt2

15、2+ + a a2 2 11=10 11=10t t2 2+ + 2 2 t t2 2=1 s=1 s 因此因此t t= =t t1 1+ +t t2 2=2 s=2 s 答案答案 (1)1 s (2)2 s(1)1 s (2)2 s212122t22t2114 点评点评 综上所述综上所述, ,传送带问题包含力、运动、能传送带问题包含力、运动、能量等知识点量等知识点, ,而且其中的摩擦力的方向、大小可能要而且其中的摩擦力的方向、大小可能要发生变化发生变化, ,但只要掌握了上述三种基本类型但只要掌握了上述三种基本类型, ,传送带传送带问题就可迎刃而解问题就可迎刃而解, ,以上就是笔者对传送带题型

16、的几以上就是笔者对传送带题型的几点总结点总结. .当然当然,“,“传送带类问题传送带类问题”题型还不止这些题型还不止这些. .但但不管怎样不管怎样, ,只要我们了解其物理情景只要我们了解其物理情景, ,物理模型物理模型, ,会进会进行受力分析行受力分析, ,再灵活配合牛顿第二定律和能量知识就再灵活配合牛顿第二定律和能量知识就一定能正确解答一定能正确解答. .153.3.如图如图1111所示所示, ,一水平方向足够长的一水平方向足够长的 传送带以恒定的速度传送带以恒定的速度v v1 1沿顺时针沿顺时针 方向运动方向运动, ,一物体以水平速度一物体以水平速度v v2 2从从右端滑上传送带后右端滑上

17、传送带后, ,经过一段时间经过一段时间 又返回光滑水平面又返回光滑水平面, ,此时速率为此时速率为 v v2 2,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( )( )A.A.若若v v1 1v v2 2, ,则则v v2 2=v v1 1B.B.若若v v1 1v v2 2, ,则则v v2 2=v v2 2C.C.不管不管v v2 2多大多大, ,总有总有v v2 2=v v2 2D.D.只有只有v v1 1= =v v2 2时时, ,才有才有v v2 2=v v2 2图图 111116解析解析 设物体的质量为设物体的质量为m m, ,物体与传送带之间的滑动物体与传送带之间的滑动摩擦力大小为摩擦

18、力大小为F Ff f, ,物体相对传送带滑动的加速度大小物体相对传送带滑动的加速度大小为为a a. .物体在传送带上滑动物体在传送带上滑动, ,则有则有: :F Ff f= =mama, ,物体在传送物体在传送带上向左滑动的位移为带上向左滑动的位移为: :x x= .= .速度减为零后速度减为零后, ,在滑动摩擦力的作用下开始向右匀加速运动在滑动摩擦力的作用下开始向右匀加速运动, ,加速度加速度大小仍为大小仍为a a, ,若若v v1 1v v2 2, ,滑到传送带右端时的速度大小滑到传送带右端时的速度大小为为: :v v2 2= ,= ,比较可以得出比较可以得出, ,v v2 2=v v2

19、2v v1 1; ;若若v v1 1v v2 2, ,物体还没有运动到传送带的右端物体还没有运动到传送带的右端, ,速度就和传送带的速度就和传送带的速度相同速度相同, ,物体与传送带之间不再存在摩擦力物体与传送带之间不再存在摩擦力, ,物体物体随传送带一起匀速运动随传送带一起匀速运动, ,v v2 2=v v1 1v v2 2. .正确选项为正确选项为A A、B.B.答案答案 ABav222ax2177.7.如图如图1515所示所示, ,绷紧的传送带与水平面绷紧的传送带与水平面 的夹角的夹角=30=30, ,传送带在电动机的传送带在电动机的 带动下带动下, ,始终保持始终保持v v0 0=2

20、m/s=2 m/s的速率运的速率运 行行. .现把一质量为现把一质量为m=m=10 kg10 kg的工件的工件 ( (可看为质点可看为质点) )轻轻放在传送带的底端轻轻放在传送带的底端, , 经时间经时间t t=1.9 s,=1.9 s,工件被传送到工件被传送到h h=1.5 m=1.5 m 的高处的高处, ,并取得了与传送带相同的速度并取得了与传送带相同的速度, ,取取g g=10 m/s=10 m/s2 2. .求求: :(1)(1)工件与传送带之间的滑动摩擦力工件与传送带之间的滑动摩擦力F F1 1. .(2)(2)工件与传送带之间的相对位移工件与传送带之间的相对位移x x. .图图 1

21、51518解析解析 由题意高由题意高h h对应的传送带长为对应的传送带长为L L= =3 m= =3 m工件速度达到工件速度达到v v0 0之前之前, ,从静止开始做匀加速运动从静止开始做匀加速运动, ,设设匀加速运动的时间为匀加速运动的时间为t t1 1, ,位移为位移为x x1 1, ,有有x x1 1= =因工件最终取得了与传送带相同的速度因工件最终取得了与传送带相同的速度, ,所以达到所以达到v v0 0之后工件将匀速运动之后工件将匀速运动, ,有有L L- -x x1 1= =v v0 0( (t t- -t t1 1) )解得解得: :t t1 1=0.8 s,=0.8 s,x x

22、1 1=0.8 m=0.8 m所以匀加速运动阶段的加速度为所以匀加速运动阶段的加速度为a a= =2.5 m/s= =2.5 m/s2 230sinh1012tvt vx10tv19在匀加速运动阶段在匀加速运动阶段, ,根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律, ,有有F F1 1- -mgmgsinsin= =mama解得解得: :F F1 1=75 N=75 N(2)(2)在时间在时间t t1 1内内, ,传送带运动的位移为传送带运动的位移为x x= =v v0 0t t1 1=1.6 m=1.6 m所以在时间所以在时间t t1 1内内, ,工件相对传送带的位移为工件相对传送带的位移为x x= =

23、x x- -x x1 1=0.8 m.=0.8 m.答案答案 (1)75 N (2)0.8 m(1)75 N (2)0.8 m206.6.传送带以传送带以v v1 1的速度匀速运动的速度匀速运动, ,物体物体 以以v v2 2的速度滑上传送带的速度滑上传送带, ,物体速度物体速度 方向与传送带运行方向相反方向与传送带运行方向相反, ,如图如图 5 5所示所示. .已知传送带长度为已知传送带长度为L L, ,物体物体 与传送带之间的动摩擦因数为与传送带之间的动摩擦因数为, ,则以下判断正确的是则以下判断正确的是 ( )( )A.A.当当v v2 2、L L满足一定条件时满足一定条件时, ,物体可

24、以从物体可以从A A端离端离 开传送带开传送带, ,且物体在传送带上运动的时间与且物体在传送带上运动的时间与v v1 1无无 关关 B.B.当当v v2 2、L L满足一定条件时满足一定条件时, ,物体可以从物体可以从B B端离端离 开传送带开传送带, ,且物体离开传送带时的速度可能大于且物体离开传送带时的速度可能大于 v v1 1图图5 521C.C.当当v v2 2、L L满足一定条件时满足一定条件时, ,物体可以从物体可以从B B端离开传端离开传 送带送带, ,且物体离开传送带时的速度可能等于且物体离开传送带时的速度可能等于v v1 1D.D.当当v v2 2、I I满足一定条件时满足一定条件时, ,物体可以从物体可以从B B端离开传送端离开传送 带带, ,且物体离开传送带时的速度可能小于且物体离开传送带时的速度可能小于v v1 1解析解析 物体在传送带上受摩擦力向右物体在传送带上受摩擦力向右, ,物体首先向左物体首先