牛顿运动定律综合应用
牛顿运动定律的综合应用——动力学图像、连接体及临界极值问题-高考物理复习
A.当拉力0<F<12 N时，A静止不动 B.当拉力F>12 N时，A相对B滑动
图6 C.当拉力F＝16 N时，B受到A的摩擦力等于12 N D.在细线可以承受的范围内，无论拉力F多大，A相对B始终静止
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研透核心考点
解析 由于物体 B 放在光滑的水平面上，因此只要拉 力 F 不是零，A、B 将一起加速运动，所以当拉力 0< F<12 N 时，A 不会静止不动，A 错误；若 A、B 能发 生相对滑动，则有 a＝μmmBAg＝0.2×26×10 m/s2＝6 m/s2，对 A、B 整体，由牛顿 第二定律可得发生相对滑动时的拉力为 F＝(mA＋mB)a＝(6＋2)×6 N＝48 N，超 出了绳子的最大拉力，由此可知，在绳子承受的最大拉力 20 N 范围内，无论拉 力 F 多大，A、B 始终处于相对静止状态，B 错误，D 正确；当拉力 F＝16 N 时，对整体，由牛顿第二定律可得 F＝(mA＋mB)a′，解得 a′＝mA＋F mB＝61＋62 m/s2 ＝2 m/s2，则 B 受到 A 的摩擦力 f＝mBa′＝2×2 N＝4 N，C 错误。
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研透核心考点
解析 在相同时间内(b 未触地)，a、b 加速度的大小相 等，速度变化量大小相等，D 错误；将 a、b 看成一个 整体，由牛顿第二定律得 F 合＝4mg－2mgsin θ＝ (2m＋4m)a，解得 a＝g2，故 B 正确；以 b 为研究对象， 设拉力为 T，由牛顿第二定律有 4mg－T＝4ma，解得 T＝2mg，故 A 错误；由几何关系知，两侧绳子的夹角 为 60°，则绳子对定滑轮的力为 F＝2Tcos 30°＝2 3mg， 故 C 正确。
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研透核心考点
3.连接体问题的分析 整体法、隔离法的交替运用，若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求 物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合 适的研究对象，应用牛顿第二定律求出作用力。即“先整体求加速度，后隔 离求内力”。
2025高考物理 牛顿运动定律的综合应用
2025高考物理 牛顿运动定律的综合应用一、多选题1．用水平拉力使质量分别为m 甲、m 乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。
甲、乙两物体运动后，所受拉力F 与其加速度a 的关系图线如图所示。
由图可知（ ）A ．甲乙<m mB ．m m >甲乙C ．μμ<甲乙D ．μμ>甲乙 2．用一水平力F 拉静止在水平面上的物体，在外力F 从零开始逐渐增大的过程中，物体的加速度a 随外力F 变化的关系如图所示，2=10m /s g 。
则下列说法正确的是（ ）A ．物体与水平面间的最大静摩擦力为14NB ．物体做变加速运动，F 为14N 时，物体的加速度大小为27m /sC ．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3D ．物体的质量为2kg3．如图所示，一物块以初速度0v 沿粗糙斜面上滑，取沿斜面向上为正向。
则物块速度随时间变化的图像可能正确的是（ ）A．B．C．D．4．如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取g=10m/s2．由题给数据可以得出A．木板的质量为1kgB．2s~4s内，力F的大小为0.4NC．0~2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2二、单选题5．某运送物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节车厢的牵引力为F。
若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为（）A．F B．1920FC．19FD．20F6．如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上。
牛顿运动定律的综合应用
机器人的移动和操作也遵循牛顿第一定律，通过编程控制机器人的运动轨迹和 姿态，实现各种复杂动作。
02
CATALOGUE
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的基本理解
01
02
03
牛顿第二定律
物体加速度的大小跟它所 受的合力成正比，跟它的 质量成反比，加速度的方 向跟合力的方向相同。
公式
F=ma，其中F代表物体所 受的合力，m代表物体的 质量，a代表物体的加速 度。
轨道力学
火箭发射和卫星入轨需要精确的力学计算，包括牛顿第二定律的应用 ，以确定火箭所需的推力和轨迹。
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牛顿运动定律的综 合应用
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• 牛顿第一定律的应用 • 牛顿第二定律的应用 • 牛顿第三定律的应用 • 牛顿运动定律的综合应用案例
01
CATALOGUE
牛顿第一定律的应用
惯性系与非惯性系
惯性系
一个不受外力作用的参考系，物 体在该参考系中保持静止或匀速 直线运动状态。
非惯性系
一个受到外力作用的参考系，物 体在该参考系中不会保持静止或 匀速直线运动状态。
划船
划桨时水对桨产生反作用力，使船前进。
3
走路
脚蹬地面时，地面给人一个反作用力，使人前进 。
牛顿第三定律在科技中的应用
喷气式飞机
通过燃烧燃料喷气产生反作用力，推 动飞机前进。
火箭推进器
电磁炮
通过电磁力加速弹丸，使其获得高速 ，射出后产生反作用力推动炮身运动 。
火箭向下喷射燃气产生反作用力，推 动火箭升空。
03
转向稳定性
汽车在转弯时，向心力（根据牛顿第二定律）的作用使车辆维持在转弯
牛顿运动定律的综合应用(解析版)
牛顿运动定律的综合应用题型一动力学的连接体问题和临界问题【解题指导】整体法、隔离法交替运用的原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．1(2023上·安徽亳州·高三蒙城第一中学校联考期中)中沙“蓝剑一2023”海军特战联训于10月9日在海军某部营区开训。
如图所示，六位特战队员在进行特战直升机悬吊撤离课目训练。
若质量为M的直升机竖直向上匀加速运动时，其下方悬绳拉力为F，每位特战队员的质量均为m，所受空气阻力是重力的k倍，不计绳的质量，重力加速度为g，则()A.队员的加速度大小为F6m-gB.上面第二位队员和第三位队员间绳的拉力大小13FC.队员的加速度大小为F6m-kgD.上面第二位队员和第三位队员间绳的拉力大小23F【答案】D【详解】以六位特战队员为研究对象F-6k+1mg=6ma设第二位队员和第三位队员间绳的拉力为T，以下面的4名特战队员为研究对象T-4k+1mg=4ma解上式得T=23F，a=F6m-k+1g故选D。
2(2024·辽宁·模拟预测)如图所示，质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离h时，B与A分离，下列说法正确的是()A.B 和A 刚分离时，弹簧长度等于原长B.B 和A 刚分离时，它们的加速度为gC.弹簧的劲度系数等于mghD.在B 和A 分离前，它们做加速度增大的加速直线运动【答案】C【详解】AB ．在施加外力F 前，对A 、B 整体受力分析，可得2mg =kx 1A 、B 两物体分离时，A 、B 间弹力为零，此时B 物体所受合力F 合=F -mg =0即受力平衡，则两物体的加速度恰好为零，可知此时弹簧弹力大小等于A 受到重力大小，弹簧处于压缩状态，故AB 错误；C ．B 与A 分离时，对物体A 有mg =kx 2由于x 1-x 2=h所以弹簧的劲度系数为k =mgh故C 正确；D ．在B 与A 分离之前，由牛顿第二定律知a =F +kx -2mg 2m =F +kx 2m-g在B 与A 分离之前，由于弹簧弹力一直大于mg 且在减小，故加速度向上逐渐减小，所以它们向上做加速度减小的加速直线运动，故D 错误。
3-4专题：牛顿运动定律的综合应用
人 教 实 验 版
高考物理总复习
归纳领悟 1．运用整体法解题的基本步骤 (1)明确研究的系统或运动的全过程． (2)画出系统的受力图和运动全过程的示意图． (3)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理 规律列方程求解．
人 教 实 验 版
必考内容
第3章 第4讲
高考物理总复习
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必考内容
第3章 第4讲
高考物理总复习
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必考内容
第3章 第4讲
高考物理总复习
连接体问题
命题规律 利用整体法和隔离法分析求解多物体间
人 教 实 验 版
的相互作用力，或能根据受力情况求其运动情况．
(2011· 盐城模拟)
必考内容
第3章 第4讲
高考物理总复习
如图所示，固定在水平面上的斜面倾角 θ＝37° ，木 块 A 的 MN 面上钉着一颗小钉子，质量 m＝1.5kg 的小 球 B 通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木 块与斜面间的动摩擦因数 μ＝0.50.现将木块由静止释放， 木块将沿斜面下滑．求在木块下滑的过程中小球对木块 MN 面的压力． g＝10m/s2， (取 sin37° ＝0.6， cos37° ＝0.8)
必考内容
第3章 第4讲
高考物理总复习
[解析] 由极限思想当滑轮质量 m＝0 时，则 A、D 答 m1m2g 案中 T1＝ 由于单选故 A、D 错．B 答案中 T1＝ m1＋m2 m1m2g 2m1m2g ，C 答案中 T1＝ .由牛顿第二定律对 m1、 2m1＋m2 m1＋m2 m2 取整体： 则有 m1g－m2g＝(m1＋m2)a① 以 m1 为研究对象时：m1g－T1＝m1a② 2m1m2g 联立①②解得 T1＝ ，故选项 C 正确. m1＋m2
牛顿运动定律的综合应用
3．解题方法 整体法、隔离法． 4．解题思路 (1)分析滑块和滑板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出 滑块和滑板的加速度． (2)对滑块和滑板进行运动情况分析，找出滑块和滑板之间的 位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和滑板的位移都 是相对地的位移．
[典例 1] 长为 L＝1.5 m 的长木板 B 静止放在水平冰面上，
3．图象的应用 (1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线，要 求分析物体的运动情况． (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线， 要求分析物体的受力情况． (3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析．
4．解答图象问题的策略 (1)弄清图象坐标轴、斜率、截距、交点、拐点、面积的物理 意义． (2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确 “图象与公式”、“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问 题作出准确判断．
可行的办法是( BD )
A．增大 A 物的质量 B．增大 B 物的质量 C．增大倾角θ D．增大拉力 F
2. 如图所示，质量为 M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光 滑水平地面上，光滑槽内有一质量为 m 的小铁球，现用一水平向 右的推力 F 推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心
和小铁球的连线与竖直方向成 α 角，则下列说法正确的是( C )
A．小铁球受到的合外力方向水平向左 B．凹槽对小铁球的支持力为smingα C．系统的加速度为 a＝gtan α D．推力 F＝Mgtan α
二、动力学中的图象问题 1．常见的图象有
v－t 图象，a－t 图象，F－t 图象，F－a 图象等．
2．图象间的联系
加速度是联系 v－t 图象与 F－t 图象的桥梁．
练习： 1．(多选)如图(a)，一物块在 t＝0 时刻滑上一固定斜面，其运
牛顿运动定律综合应用
牛顿运动定律综合应用在物理学中，牛顿运动定律是描述物体运动的基本规律。
这些定律由英国物理学家艾萨克·牛顿在17世纪第二期间提出，经过多次实验证实，并被广泛应用于力学领域。
本文将结合实际问题，通过牛顿运动定律的综合应用来深入探讨相关概念。
一、牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它表明一个物体如果受到平衡外力的作用，将维持静止状态或保持匀速直线运动。
换句话说，物体的运动状态只有在受到外力作用时才会改变。
例如，当一个小车停在水平路面上且没有施加力时，它会始终保持静止。
然而，一旦有外力作用于小车，比如有人推或拉它，它的运动状态就会发生改变。
二、牛顿第二定律牛顿第二定律描述了物体所受力与加速度之间的关系。
它可以用公式F=ma表示，其中F代表力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
根据这个定律，如果一个物体受到外力作用，它的加速度将与所受力成正比，与物体的质量成反比。
考虑一个拳击手击打一个静止物体的情况。
如果拳击手的力增加，那么物体的加速度也会增加。
相反，如果物体的质量增加，它的加速度就会减小。
三、牛顿第三定律牛顿第三定律表明，对于相互作用的两个物体，彼此施加的力大小相等、方向相反。
简而言之，如果物体A对物体B施加了一个力，那么物体B对物体A也会施加大小相等、方向相反的力。
一个典型的例子是举起一个物体。
当我们试图举起一个重物时，我们感觉到了重力的力道。
然而，我们对物体的施力实际上也同样作用于我们的身体，这就是牛顿第三定律的体现。
结论牛顿运动定律是物体运动的基本规律，广泛应用于各个领域，包括工程学、天文学和生物学等。
通过综合应用牛顿运动定律，我们可以深入分析和解决许多实际问题。
本文简要介绍了牛顿运动定律的三个主要原则，并通过实例进行了说明。
牛顿第一定律告诉我们物体的运动状态只有在受到外力作用时才会改变，牛顿第二定律描述了力、质量和加速度之间的关系，牛顿第三定律则说明了相互作用物体之间的力的作用规律。
牛顿运动定律综合应用
第3节牛顿运动定律的综合运用【考纲知识梳理】一、超重与失重[1、真重与视重。
如图所示，在某一系统中（如升降机中）用弹簧秤测某一物体的重力，悬于弹簧秤挂钩下的物体静止时受到两个力的作用：地球给物体的竖直向下的重力mg和弹簧秤挂钩给物体的竖直向上的弹力F，这里，mg是物体实际受到的重力，称力物体的真重；F是弹簧秤给物体的弹力，其大小将表现在弹簧秤的示数上，称为物体的视重。
2、超重与失重（1）超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。
处于超重的物体的物体对支持面的压力F（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F=mg+ma；（2）失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。
处于失重的物体对支持面的压力F N（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg，即F N=mg－ma，（3）当a=g时，F N=0，即物体处于完全失重。
二、整体法和隔离法1、整体法：连接体和各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个整体，运用牛顿第二定律列方程求解。
2、隔离法：如果要求连接体之间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解。
【要点名师透析】一、对超重、失重问题的理解1.尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即a y≠0,物体就会出现超重或失重状态.当a y方向竖直向上时，物体处于超重状态；当a y方向竖直向下时，物体处于失重状态.2.尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态.3.超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了.在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化.4.在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等.【例1】物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是（）A.当θ一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小B.当θ一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大C.当a一定时，θ越大，斜面对物体的正压力越小D.当a一定时，θ越大，斜面对物体的摩擦力越小二、整体法与隔离法的选取原则1.隔离法的选取原则:若连接体或关联体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.2.整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).3.整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”.4.涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法.若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同.(2)固定斜面上的连接体问题.这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度.解题时，一般采用先整体、后隔离的方法.建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度.(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体(系统)的问题.当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析.【例2】如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA=2.0 kg 的薄木板A 和质量为mB=3 kg 的金属块B.A 的长度L=2.0 m.B 上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg 的物块C 相连.B 与A 之间的动摩擦因数μ=0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B 位于A 的左端(如图)，然后放手，求经过多长时间后B 从 A 的右端脱离(设 A 的右端距滑轮足够远)(取g=10 m/s 2).【感悟高考真题】1.（2011·上海高考物理·T16）如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a 、b 用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态。
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牛顿运动定律综合应用
整体法与隔离法
1.物体A 、B 放在光滑的水平地面上，其质量之比m A ∶m B ＝2∶1。
现用水平3 N 的拉力作用在物体A 上，如图所示，则A 对B 的拉力大小等于( )
A.1 N
B.1.5 N
C.2 N
D.3 N
2.如图所示，光滑水平面上的小车，在水平拉力F 的作用下，向右加速运动时，物块与竖直车厢壁相对静止，不计空气阻力。
若作用在小车上的水平拉力F 增大，则( )
A.物块受到的摩擦力不变
B.物块受到的合力不变
C.物块可能相对于车厢壁滑动
D.物块与车厢壁之间的最大静摩擦力不变
动力学中的临界和极值问题
3.倾角为θ＝45°、外表面光滑的楔形滑块M 放在水平面AB 上，在滑块M 的顶端O 处固定一细线，细线的另一端拴一小球，已知小球的质量为m ＝55 kg ，当滑块M 以a ＝2g 的加速度向右运动时，细线拉力的大小为(g 取10 m/s 2)( )
A.10 N
B.5 N
C. 5 N
D.10 N
4.如图所示，质量为M 的滑块A 放置在光滑水平地面上，A 的左侧面有一个圆心为O 、半径为R 的光滑四分之一圆弧面。
当用一水平向左的恒力F 作用在滑块A 上时，一质量为m 的小球B (可视为质点)在圆弧面上与A 保持相对静止，且B 距圆弧面末端Q 的竖直高度
H ＝R 3。
已知重力加速度大小为g ，则力F 的大小为( )
A.
5
3Mg B.
5
2Mg
C.
5
3(M＋m)g D.
5
2(M＋m)g
图象应用
5.一次演习中，一空降特战兵实施空降，飞机悬停在高空某处后，空降特战兵从机舱中跳下，设空降特战兵沿直线运动，其速度—时间图象如图甲所示，当速度减为零时特战兵恰好落到地面。
已知空降特战兵的质量为60 kg。
设降落伞用8根对称的绳悬挂空降特战兵，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图乙所示。
不计空降特战兵所受的阻力。
则空降特战兵(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)()
A.前2 s处于超重状态
B.从200 m高处开始跳下
C.落地前瞬间降落伞的每根绳对特战兵的拉力大
小为125 N
D.整个运动过程中的平均速度大小为10 m/s
6.(多选)如图甲，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图乙所示。
若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()
A.斜面的倾角
B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数
D.物块沿斜面向上滑行的最大高度
7.(多选)如图甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O 点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻后恒力F突然反向，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示，g取
10 m/s2。
下列选项中正确的是()
A.2 s末到3 s末物块做匀减速运动
B.在t＝1 s时刻，恒力F反向
C.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3
D.恒力F大小为10 N
8.(多选)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图5所示，已知物块在前2 s内以4 m/s的速度做匀速直线运动，取g＝10 m/s2，则(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()
A.物块与地面间的动摩擦因数为0.2
B.3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N
C.4 s末物块受到的摩擦力大小为1 N
D.5 s末物块的加速度大小为3 m/s2
9.如图所示，AB和CD为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上(两个圆过切点的直径在竖直方向上)，且斜槽都通过切点P。
设有一重物先后沿两个斜槽从静止出发，由A滑到B和由C滑到D，所用的时间分别为t1和t2，则t1与t2之比为()
A.2∶1
B.1∶1
C.3∶1
D.1∶3
10. (多选)如图所示，一足够长的倾斜传送带顺时针匀速转动。
一小滑块以某初速度沿传送带向下运动，滑块与传送带间的动摩擦因数恒定，滑块可视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块速度v随时间t变化的图象可能是()
11.如图所示，传送带与地面夹角θ＝37°，从A到B长度为L＝10.25 m，传送带以v0＝10 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＝0.5 kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5。
煤块在传送带上经过会留下黑色痕迹。
已知sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，求：
(1)煤块从A到B的时间；
(2)煤块从A到B的过程中传送带上形成痕迹的长度。