第八章机械能守恒定律复习专题04 动力学和能量观点的综合应用 导学案-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

专题4　动力学和能量观点的综合应用 目标要求　1.会用功能关系解决传送带综合问题.2会用功能关系解决滑块木板模型综合问题。 题型一　传送带模型 1．设问的角度 (1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系． (2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解． 2．传送带中的功能关系 力做的功 含义 功的计算式 引起的能量变化 传送带对物体做的功 物体对传送带做的功 系统内一对滑动摩擦力做的功 3．摩擦力做功特点 （1)无论是滑动摩擦力，还是静摩擦力，计算做功时都是用力与对地位移的乘积 （2)摩擦生热的计算：公式Q=FfX相对中X相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上做往复运动时，则X相对为总的相对路程。 （3)求传送物体而多消耗的电能：一般而言，有两种思路 ①运用能量守恒，多消耗的电能等于系统能量的增加的能量。以倾斜向上运动传送带传送物块为例，多消耗的电能：物块的机械能变化（重力势能、动能）与摩擦生热的和。 备注：传送带匀速率转动，能量不变，电动机多消耗的电能全部转化为_______的能量的变化。 ②运用功能关系，传送带克服阻力做的功等于消耗的电能。（大小为滑动摩擦力乘传送带对地位移） 例1　如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动．现将质量为m的某物块无初速地放在传送带的左端，传送带长度足够长，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ,对于这一过程，试回答下列问题。 （1)请简要分析物体摩擦力的受力情况； （2)摩擦力对物块和传送带做的功 （3)在此过程中一对摩擦力做功的总和； （4)传送带与物块之间的相对位移； （5)整个过程中系统的生热； （6)电动机多做的功。 例2　如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v0＝2 m/s的速率运行，现把一质量为m＝10 kg的工件(可视为质点)轻轻放在传送带的底端，经过时间t＝1.9 s，工件被传送到h＝1.5 m的高处，g取10 m/s2，求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能． 课时精练 1．如图所示，足够长水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，（　　） A．滑动摩擦力对小物块做的功为2mv2 B．滑动摩擦力对传送带做的功为2mv2 C．转化为内能的能量为mv2 D．转化为内能的能量为mv2 2．如图所示，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率V1匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率V2（V2＞V1）滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的有（　　） A．滑块返回传送带右端时的速率为V2 B．此过程中传送带对滑块做功为mv22﹣mv12 C．此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为 m（v1+v2）2 D．此过程中电动机做功为mv1（v1+v2） 3．如图所示，倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6m/s的速度运动，运动方向如图所示．一个质量为2kg的物体（物体可以视为质点），从h＝3.2m高处由静止沿斜面下滑，物体经过A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失．物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，物体向左最多能滑到传送带左右两端AB的中点处，重力加速度g＝10m/s2，则： （1）物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间？ （2）传送带左右两端AB间的距离L至少为多少？ （3）上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少？ （4）物体随传送带向右运动，最后沿斜面上滑的最大高度h′为多少？ 4．在大型物流货场，广泛的应用传送带搬运货物。如图甲所示，与水平面倾斜的传送带以恒定的速率运动，皮带始终是绷紧的，将m＝2kg的货物轻放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端，用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。已知重力加速度g＝10m/s2，试求解下列问题： （1）货物与传送带间的动摩擦因数； （2）货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功为多少； （3）货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量。 题型二　滑块—木板模型综合分析 “滑块—木板”模型问题的分析方法 (1)动力学分析：分别对滑块和木板进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上滑块到二者速度相等，