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第18課時(shí) 動(dòng)力學(xué)模型之二——傳送帶(題型研究課)
傳送帶是高中物理的重要模型,能夠綜合考查學(xué)生分析和處理復(fù)雜問題的能力。近幾年高考對(duì)傳送帶模型的考查較少,但復(fù)習(xí)時(shí)不能掉以輕心,這類問題在高考中一旦出現(xiàn),就很有可能作為壓軸題進(jìn)行考查,難度大,分值高。
命題點(diǎn)一 水平傳送帶
題型1 物塊輕放在勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上
題型
簡述
“輕放”的含義是指物塊的初速度為零,傳送帶較短時(shí)物塊可能一直加速,傳送帶較長時(shí)物塊可能先加速后勻速
方法
突破
(1)求解物塊的加速度,a==μg
(2)根據(jù)t=求解物塊加速過程的時(shí)間
(3)根據(jù)x=at2求解物塊加速過程的位移
(4)將加速過程的位移x與傳送帶的長度L進(jìn)行比較,若x≥L,說明物塊一直加速,若x
v時(shí),若傳送帶較短,物塊到達(dá)另一端時(shí)二者速度仍未相等或恰好相等,則一直減速;若傳送帶較長,物塊未到達(dá)另一端時(shí)二者速度已相等,則先減速后勻速
②v0v,返回時(shí)物塊速度為v,若v0=μg,
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得,傳送帶達(dá)到勻速的時(shí)間t1=,
煤塊達(dá)到與傳送帶相對(duì)靜止的時(shí)間t2=,
根據(jù)以上分析,煤塊與傳送帶的v t圖像分別如圖中直線OB和折線OAB所示。
因v t圖線和t軸所圍圖形的面積表示位移,則△OAB的面積即為二者間的相對(duì)位移,即黑色痕跡的長度。
由幾何知識(shí)得:
L=(t2-t1)v0=v0。
整理得:L=。
[答案]
分析傳送帶問題的三步驟
(1)初始時(shí)刻,根據(jù)v物、v帶的關(guān)系,確定物體的受力情況,進(jìn)而確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。
(2)根據(jù)臨界條件v物=v帶確定臨界狀態(tài)的情況,判斷之后的運(yùn)動(dòng)形式。
(3)運(yùn)用相應(yīng)規(guī)律,進(jìn)行相關(guān)計(jì)算?! ?
命題點(diǎn)二 傾斜傳送帶
圖示
滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況
情景1
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后勻速
情景2
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后勻速
(3)可能先以a1加速后以a2加速
[典例] 如圖所示,繃緊的傳送帶,始終以v=2 m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶與水平方向間的夾角θ=30?,F(xiàn)把質(zhì)量為10 kg的工件輕輕地放在傳送帶底端P處,由傳送帶送至頂端Q處。已知P、Q之間的距離為4 m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=,取g=10 m/s2。
(1)通過計(jì)算說明工件在傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng);
(2)求工件從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間。
[解析] (1)對(duì)工件受力分析,受重力、支持力、摩擦力共同作用,摩擦力提供動(dòng)力。
由牛頓第二定律得:μmgcos θ-mgsin θ=ma
代入數(shù)據(jù)得:a=2.5 m/s2
則其速度達(dá)到傳送帶速度時(shí)發(fā)生的位移為
x1== m=0.8 m<4 m
可見工件先做勻加速運(yùn)動(dòng)0.8 m,然后做勻速運(yùn)動(dòng)3.2 m。
(2)工件做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由x1=t1,得t1=0.8 s
勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)t2== s=1.6 s
所以工件從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為
t=t1+t2=2.4 s。
[答案] (1)先做勻加速運(yùn)動(dòng)0.8 m,然后做勻速運(yùn)動(dòng)3.2 m (2)2.4 s
例題中在工件與傳送帶達(dá)到共同速度的瞬間摩擦力發(fā)生了“突變”,由滑動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力??傻贸?,傳送帶上的工件所受摩擦力不論是其大小突變,還是其方向突變,都發(fā)生在工件的速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻。對(duì)于傾斜傳送帶,摩擦力方向能否發(fā)生“突變”,還與動(dòng)摩擦因數(shù)的大小有關(guān),這一點(diǎn)考查了學(xué)生綜合分析問題的能力,學(xué)生容易出錯(cuò),應(yīng)引起高度的重視?! ?
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.如圖所示,足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ,以速率v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊,小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
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第三章
第18課時(shí)
動(dòng)力學(xué)模型之二傳送帶題型研究課講義含解析
通用版
2020
高考
物理
一輪
復(fù)習(xí)
第三
18
課時(shí)
動(dòng)力學(xué)
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傳送帶
題型
研究
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