2019高考物理核心素养微提升（优课件+精讲义+提升练）：专题1 动力学两大模型——“传送带模型”和“板—块”模型 (共2份打包)

动力学两大模型——“传送带模型”和“板—块”模型 授课提示：对应学生用书第11页 [专题概述] 　“传送带”模型和“板—块”模型是近几年高考命题的热点，如2015年全国卷ⅠT25、全国卷ⅡT25、2017年全国卷ⅢT25，都是以“板—块”模型为素材的问题．两类模型涉及弹力及摩擦力的分析判断与计算、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、动量、能量等主干知识，具有条件隐蔽、过程复杂等特点，既能训练学生的科学思维，又能联系科学、生产和生活实际，是很好的能力考查类题目的命题背景． 模型一：“传送带”模型 　某工厂为实现自动传送工件设计了如图所示的传送装置，它由一个水平传送带AB和倾斜传送带CD组成，水平传送带长度LAB＝4 m，倾斜传送带长度LCD＝4.45 m，倾角为θ＝37°，AB和CD通过一段极短的光滑圆弧板过渡，AB传送带以v1＝5 m/s的恒定速率顺时针运转，CD传送带静止．已知工件与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2.现将一个工件(可看作质点)无初速度地放在水平传送带最左端A点处，求： (1)工件被第一次传送到CD传送带沿传送带上升的最大高度和所用的总时间； (2)要使工件恰好被传送到CD传送带最上端，CD传送带沿顺时针方向运转的速度v2的大小(v2<v1)． [思路探究]　(1)工件在水平传送带上运动时受到哪几个力作用？工件在水平传送带上做什么运动？ (2)工件到达B点的速度是多大？ (3)工件在倾斜传送带上运动时受到哪几个力作用？ (4)工件在倾斜传送带上做什么运动？如何理解第(2)问中“恰好”？ [解析]　(1)工件刚放在传送带AB上时，在摩擦力作用下做匀加速运动，设其加速度大小为a1，速度增加到v1时所用时间为t1，位移大小为x1，受力分析如图甲所示，则FN1＝mg Ff1＝μFN1＝ma1 联立解得a1＝5 m/s2. 由运动学公式有t1＝＝ s＝1 s x1＝a1t＝×5×12 m＝2.5 m 由于x1<LAB，工件随后在传送带AB上做匀速直线运动到B端，则匀速运动的时间为t2＝＝0.3 s 工件滑上CD传送带后在重力和滑动摩擦力作用下做匀减速运动，设其加速度大小为a2，速度减小到零时所用时间为t3，位移大小为x2，受力分析如图乙所示，则FN2＝mgcos θ mgsin θ＋μFN2＝ma2 由运动学公式有x2＝ 联立解得a2＝10 m/s2，x2＝1.25 m 工件沿CD传送带上升的最大高度为 h＝x2sin θ＝1.25×0.6 m＝0.75 m 沿CD上升的时间为t3＝＝0.5 s 故总时间为t＝t1＋t2＋t3＝1.8 s. (2)CD传送带以速度v2向上传送时，当工件的速度大于v2时，滑动摩擦力沿传送带向下，加速度大小仍为a2；当工件的速度小于v2时，滑动摩擦力沿传送带向上，受力分析图如图丙所示，设其加速度大小为a3，两个过程的位移大小分别为x3和x4，由运动学公式和牛顿运动定律可得 －2a2x3＝v－v mgsin θ－μFN2＝ma3 －2a3x4＝0－v LCD＝x3＋x4 解得v2＝4 m/s. [答案]　(1)0.75 m　1.8 s　(2)4 m/s 传送带问题的“三点说明” (1)传送带问题的实质是相对运动问题，物体与传送带间的相对运动方向决定摩擦力的方向．因此，明确物体与传送带间的相对运动方向是解决该问题的关键． (2)传送带问题还常常涉及临界问题，即物体与传送带速度相同，这时会出现摩擦力改变的临界状态，具体如何改变根据具体情况判断． (3)分析求解此类问题的思路 [应用提升练] 1.如图所示，水平传送带静止不动，质量为1 kg的小物体以4 m/s的水平初速度滑上传送带的左端，最终以2 m/s的速度从传送带的右端滑下．如果令传送带逆时针方向匀速转动，小物体仍然以4 m/s的水平初速度滑上传送带的左端，则小物体离开传送带时(　　) A．速度小于2 m/s B．速度等于2 m/s C．速度大于2 m/s D．不能到达传送带右端 解析：当传送带不动时，物体受到向左的滑动摩擦力，在传送带上向右做匀减速运动，最终离开传送带．当传送带逆时针转动时，物体仍然相对传送带向右运动，所以受到的摩擦力仍然向左，与传送带静止时比较，受力情况完全相同，运动情况一致，最后从传送带离开时速度仍然是2 m/s.本题正确答案为B. 答案：B 2.如图所示为粮袋的传送装置，已知A、B间长度为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时其运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上．关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　) A．粮袋到达B点的速度可能大于v，可能小于v，还可能等于v B．粮袋开始运动的加速度