4.5 传送带模型 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦传送带中多对象多过程受力及运动分析，系统梳理水平段（同向、反向）和倾斜段的力与运动关系，通过物流分拣系统异常等大情境导入，衔接基础受力分析与牛顿运动定律，搭建分类讨论（如传送带长短、速度关系）和转折点（共速时摩擦力突变）的学习支架。 其亮点在于以情境化问题驱动学习，结合位移-时间、速度-时间图像分析，培养科学思维（模型建构、科学推理）和物理观念（运动与相互作用）。例如水平段通过L与(v传²-v₁₀²)/(2μg)的关系判断运动过程，倾斜段对比μ与tanθ分析加速度变化，助力学生掌握多过程问题分析方法，教师可借助结构化内容和实际案例提升教学效率。

2026 2026年2月5日 立德 · 健体 · 有恒 · 博睿 子课程： 多对象多过程受力及运动分析 ————传送带 当前页面由MotionGo“全文动画”特效，一键生成。 更多动画特效、福利、资源，请搜索、关注访问MotionGo. 官网主页：motion.yoo-ai.com/ 1 一、传送带中力与运动关系 力与运动之水平段 1、 ①当传送带较短[L<(v传2-v102)/(2μg)]时，小物块可能一直加速(滑动摩擦力为动力)，加速度为a=μg； ②当传送带较长[L≥(v传2-v102)/(2μg)]时，小物块可能先加速后，在v物=v传时再匀速运动(摩擦力突变为零)。 力与运动之水平段 2、同向 ①当传送带较短[L<(v102-v传2)/(2μg)]时，小物块可能一直减速(滑动摩擦力为阻力)，加速度为a=-μg； ②当传送带较长[L≥(v102-v传2)/(2μg)]时，小物块也可能先减速后，在v物=v传时再匀速运动(摩擦力突变为零)。 力与运动之水平段 3、反向 ①当传送带较短[L<v102/(2μg)]时，小物块可能一直减速(滑动摩擦力为阻力)，加速度大小为a=μg； ②当传送带较长[L≥v102/(2μg)]时，小物块会被传送带传回左端。 当速率v10<速率v传时先向右减速至零(滑动摩擦力为阻力)，再向左加速(滑动摩擦力为动力)，返回到左端时速度为-v10。 力与运动之水平段 4、 当速率v10>速率v传时小物块先向右减速至零(滑动摩擦力为阻力)，再向左加速(滑动摩擦力为动力)，在v物=v传时再匀速运动(摩擦力突变为零)返回到左端速度为v传，匀速运动后(摩擦力突变为零)。 力与运动之倾斜段 1、 ①当μ>tanθ时，故μmgcosθ>mgsinθ。若传送带较短时，小物块可能一直加速上滑(滑动摩擦力为动力)，加速度大小为a=μg·cosθ-g·sinθ；若传送带较长时，小物块也可能先加速后，在v物=v传时再匀速运动(滑动摩擦力突变为静摩擦力)，匀速运动后静摩擦力f=mgsinθ； ②当μ<tanθ时，故μmgcosθ<mgsinθ。小物块无法被向上传送。 力与运动之倾斜段 2.1、 当μ>tanθ时，故μmgcosθ>mgsinθ。若传送带较短时，小物块可能一直减速上滑(滑动摩擦力为阻力)，加速度为a=-gsinθ-μg·cosθ；若传送带较长时，小物块也可能先减速后，在v物=v传时再匀速运动(滑动摩擦力突变为静摩擦力)，匀速运动后静摩擦力f=mgsinθ； 力与运动之倾斜段 当μ<tanθ时，故μmgcosθ<mgsinθ。若传送带较短时，小物块可能一直减速上滑(滑动摩擦力为阻力)，加速度为a1=-g·sinθ-μg·cosθ；若传送带较长时，小物块也可能先减速后，在v物=v传过后继续减速(滑动摩擦力方向突变为向上)，加速度为a2=-g·sinθ+μg·cosθ；在最高处v物=0后以加速度a2向下加速下滑(滑动摩擦力为阻力) 二、大情境中的物理问题 第一阶段（水平段）： 监控系统显示包裹在水平传送带上出现了异常的“折返”运动，且留下了不明划痕。工程师需要通过监控录像（位移-时间图像）还原现场，确保包裹能平稳输送。如图甲所示，小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带，其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线0-3s段为抛物线，3-4.5s段为直线。 第一阶段（水平段） 大情境中的物理 某大型物流中心正在升级其自动化分拣系统。作为新入职的“系统调试工程师”，同学们需要协助解决两条关键传送带线路出现的异常问题 （1）根据图像描述物块完整的运动过程 （2）判断传送带的转动方向， 定性分析 （1）并求出传送带的转动速度 （2）求小物块在做变速运动时的加速度 （3）求小物块与传送带间的动摩擦因数 （4）求小物块的初速度 单一物块定量 （1）求小物块与传送带间的划痕长度（不考虑因传送带旋转而使划痕重复） 两对象相对位置研究 建立模型-细化拆解-解决问题 升级后的系统引入了倾斜传送带用于分层分拣。但在测试中，包裹（小物块）以特定速度冲上斜坡后，运动轨迹复杂，甚至有滑落风险。工程师需要根据传感器数据（速度-时间图像）优化斜面角度和皮带速度，确保包裹能准确送达指定楼层。若物块返回水平传送带右侧时速度突变为12m/s，水平传送带右侧有一足够长的倾斜传送带与水平面的夹角为θ，以恒定速率为4m/s顺时针转动，物块以12m/s的速度冲上传送带，物块的速度随时间的变化关系如图所示，g=10m/s2 第二阶段（倾斜段） 大情境中的物理 某大型物流中心正在升级其自动化分拣系统。作为新入职的“系统调试工程师”，同学们需要协助解决两条关键传送带线路出现的异常问题 （1）根据图像描述物块在倾斜传送带上完整的运动过程 定性分析 （1）对刚滑上倾斜传送带的小物块进行受力分析，并列出牛顿第二定律的方程 （2）对共速后的小物块进行受力分析，并列出牛顿第二定律的方程 （3）求出斜面倾角θ的度数，并求出物块与倾斜传送带之间的动摩擦因数 （4）求物块从最高点下滑到传送带底端的时间 单一物块定量 （1）要使小物块不从倾斜传送带上端滑出，传送带至少多长？ 两对象相对位置研究 建立模型-细化拆解-解决问题 三、总结提升 多过程多对象问题分析方法 1 对于传送带问题处理两个关键 2 (1)正确判定一个“转折点”：小物块与传送带共速时，滑动摩擦力发生突变，这是分析小物块在传送带上运动状态发生变化的关键。注意摩擦力的突变有以下三种：①滑动摩擦力消失；②滑动摩擦力突变为静摩擦力；③滑动摩擦力的方向改变。 (2)正确理解两个“无关”：小物块所受滑动摩擦力的大小与滑块相对传送带的速度无关；小物块受到的合外力产生的加速度是对地的加速度，与传送带的运动状态无关，这是分析小物块在传送带上运动状态的基础。 谢谢观看 内容由千问AI生成 $