新教材适用2023_2024学年高中物理第4章运动和力的关系专题强化7动力学中的传送带模型和板块模型课件新人教版必修第一册

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第四章　运动和力的关系专题强化7　动力学中的传送带模型和板块模型目标体系构建1．会对传送带上的物体进行受力分析，掌握传送带模型的一般分析方法。2．建立板块模型的分析方法，能用牛顿运动定律处理板块问题。课内互动探究探究动力学中的传送带问题要点提炼1.两类问题：传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。2．解题关键：关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。(1)若物块的速度与传送带的速度方向相同，且v物v带，则传送带对物块的摩擦力为阻力，物块做减速运动。(3)若物块的速度与传送带的速度方向相反，传送带对物块的摩擦力为阻力，物块做减速运动；当物块的速度减为零后，传送带对物块的摩擦力为动力，物块做反向加速运动。(4)若v物＝v带，看物块有没有加速或减速的趋势，若物块有加速的趋势，则传送带对物块的摩擦力为阻力；若物块有减速的趋势，则传送带对物块的摩擦力为动力。典例剖析 如图所示，水平传送带正在以v＝4 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m＝1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2)。(1)如果传送带长度L＝4.5 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端；(2)如果传送带长度L＝20 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端。答案：(1)3 s　(2)7 s (2023·山东菏泽高一统考期末)菏泽牡丹机场位于菏泽市定陶区孟海镇，目前共有7家航空公司开通13条航线，极大方便了菏泽人的出行。乘客登机所带行李箱往往通过航站楼内的行李转盘托运。简化模型如图所示，传送带与地面倾角θ＝37°，从A到B长度为L＝3.2 m，传送带以v0＝2 m/s的速率逆时针转动。在传送带上端A无初速度地放一个质量为m＝1 kg的物块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2。求：(1)当物块的速率与传送带相同时物块离A点的距离；(2)物块从A运动到B的时间。答案：(1)0.2 m　(2)1.2 s探究动力学中的板块模型要点提炼1.题型概述：一个物体在另一个物体上，两者之间有相对运动。问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系。2．解题方法(1)明确各物体对地的运动和物体间的相对运动情况，确定物体间的摩擦力方向。(2)分别隔离两物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)。(3)找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。3．常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑离木板的过程中滑块的位移与木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度。典例剖析 (2023·广东广州高一期末)如图所示，质量M＝1 kg的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，在木板的左端放置一个质量m＝1 kg、大小可忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4，g取10 m/s2。(1)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F，求当力F增大到多大时，木板恰好要相对地面运动？(2)若在铁块右端施加一个从零开始连续增大的水平向右的力F，求当力F增大到多大时，铁块恰好要相对木板运动？(3)若木板长L＝1 m，在铁块上加一个水平向右的恒力F＝8 N，经过多长时间铁块运动到木板的右端？答案：(1)2 N　(2)6 N　(3)1 s解析：(1)对木板和铁块组成的系统受力分析，当拉力恰好等于地面对木板的最大静摩擦力时，木板恰好要相对地面运动F1＝μ1(m＋M)g＝2 N。(2)分析题意可知，铁块恰好要相对木板运动时，铁块与木板间恰好达到最大静摩擦力，对木板分析得μ2mg－μ1(m＋M)g＝Ma1解得a1＝2m/s2对铁块受力分析有F－μ2mg＝ma1解得F＝6 N。 (2022·长水教育控股集团(云南)衡水实验中学管理有限公司高一期末)如图所示，长度为2 m、质量为1 kg的木板静止在光滑水平面上，一木块质量也为1 kg(可视为质点)，与木板之间的动摩擦因数为0.2。要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落，则木块的初速度不能超过(g＝10 m/s2)( 　　)A．4 m/s B．3 m/sC．2 m/s D．8 m/sA课堂达标检测一、传送带问题1．(多选)(2023·安徽淮北高一期末)如图所示，有一水平放置的足够长的传送带输送机以v＝5 m/s的速率沿顺时针方向运行。有一物块以v0＝10 m/s的初速度从传送带输送机的右端沿传送带水平向左滑动。若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，并取g＝10m/s2，有关物块的运动正确的是( 　　　)A．物块由传送带的右侧离开传送带B．物块体由传送带的左侧离开传送带C．物块离开传送带经历的时间是4.5 sD．物块离开传送带经历的时间是5.0 sAC2．如图所示，物块在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中，下列分析正确的是( 　　)A．物块下滑的速度不变B．物块开始在传送带上加速到2v0后匀速C．物块先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动D．物块受的摩擦力方向始终沿斜面向上C解析：在传送带的速度由零逐渐增加到v0的过程中，物块相对于传送带下滑，故物块受到的滑动摩擦力向上，故这段过程中物块继续匀速下滑，在传送带的速度由v0逐渐增加到2v0过程中，物块相对于传送带上滑，物块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，物块加速下滑，当物块的速度达到2v0时，物块相对传送带静止，随传送带匀速下滑，故选项C正确。3．(2023·四川凉山高一校考期末)如图所示，质量M＝3 kg、足够长的木板B静止在光滑水平地面上，在B右端放置一个质量m＝1 kg的小铁块A，A与B间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10 m/s2，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。(1)如甲图所示，在B的右端施加一个水平向右的拉力F＝6 N，求经过t＝2 s小铁块A的位移大小；(2)如乙图所示，在A的左端施加一个水平向左的拉力F＝6 N，求经过t＝2 s木板B的位移大小。答案：(1)3 m　(2)2 m