专题二传送带滑块模型
传送带模型和滑块模型
专题：传送带模型和滑块模型1、板块模型此类问题通常是一个小滑块在木板上运动，小物块与长木板是靠一对滑动摩擦力或静摩擦力联系在一起的。
分别隔离选取研究对象，均选地面为参照系，应用牛顿第二定律及运动学知识，求出木板对地的位移等，解决此类问题的关键在于深入分析的基础上，头脑中建立一幅清晰的动态的物理图景，为此要认真画好草图。
在木板与木块发生相对运动的过程中，作用于木块上的滑动摩擦力f 为动力，作用于木板上的滑动摩擦力f为阻力，由于相对运动造成木板的位移恰等于物块在木板左端离开木板时的位移Sm 与木板长度L 之和，而它们各自的匀加速运动均在相同时间t 内完成。
例2 如图3所示，质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F，F=8N，当小车速度达到1．5m/s时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg的物体，物体与小车间的动摩擦因数μ=0．2，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t=1．5s通过的位移大小。
（g取10m/s2）解答：物体放上后先加速：a1=μg=2m/s2，此时小车的加速度为：，当小车与物体达到共同速度时：v共=a1t1=v0+a2t1，解得：t1=1s ，v共=2m/s，以后物体与小车相对静止：（∵，物体不会落后于小车）物体在t=1．5s内通过的位移为：s=a1t12+v共（t－t1）+ a3（t－t1）2=2．1m 解决这类问题的方法是：①研究物块和木板的加速度；②画出各自运动过程示意图；③找出物体运动的时间关系、速度关系、相对位移关系等；④建立方程，求解结果，必要时进行讨论。
要求学生分析木板、木块各自的加速度，要写位移、速度表达式，还要寻找达到共同速度的时间等等在这三个模型中尤其板块模型最为复杂。
其次是传送带模型，一般情况下只需要分析物体的加速度和运动情况，而传送带一般是匀速运动不需另加分析。
最后是追及相遇问题，它只是一个运动学问题并没有牵扯受力分析问题，相对是最简单的，只要位移关系速度公式就可以问题。
2023届高考物理二轮复习专题课件：传送带模型
sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a;
(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
[思路导引]
①分析包裹刚滑上传送带时受到摩擦力的方向
↓
②根据牛顿第二定律求刚滑上传送带时的加速度大小
↓
③判断当包裹与传送带速度相等后是随传送带一起匀速运动的
道 AB 滑下，斜道倾角 37 ；离 B 点很近衔接一长 L=2m 的水平传送带，B 与 C 两点可认
为平滑衔接（速度大小不变），A 点距传送带垂直距离为 h=2.4m，冲关者经 C 点到 D 点后
水平抛出，落在水面上一点 E。已知：传送带末端距水面高度 H=0.8m，坐垫与 AB 斜道间
动摩擦因数为µ1=0.5，坐垫与传送带间动摩擦因数为µ2=0.2。（ sin37 0.6 ， cos37 0.8 ）
C．0~t2时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
D．0~t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
2．下图是行李安检机示意图。行李箱由静止放上匀速运行的传送带，后沿着斜面滑到地面
上，不计行李箱在 MN 转折处的机械能损失和斜面的摩擦力。关于行李箱在传送带和斜面的
速度 v 或加速度 a 随时间 t 变化的图像，下列可能正确的是（ C ）
B重合。已知:传送带匀速运动的速度大小为v,方向如图,物品(可视为质点)由
A端无初速度释放,加速到传送带速度一半时恰好进入探测区域,最后匀速通
过B端进入平台并减速至0,各处的动摩擦因数均相同,空气阻力忽略不计,重力
加速度为g。求:
(1)物品与传送带间的动摩擦因数μ;
(2)物品运动的总时间t。
【动力学中的“板块”和“传送带”模型】规律总结
考点二 传送带模型
多维探究
第 1 维度：水平传送带问题
1．情景特点分析
项目
图示
滑块可能的运动情况
情景 1
(1)可能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直加速 (2)可能先加速后匀速
情景 2
(1)v0＞v 时，可能一直减速，也可能先减速再匀速 (2)v0＜v 时，可能一直加速，也可能先加速再匀速
项目 情景 3
图示
滑块可能的运动情况 (1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端 (2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端．其中 v0 ＞v 返回时速度为 v，当 v0＜v 返回时速度为 v0
2.思路方法 解题的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定物体所受摩擦力 的大小和方向．当物体速度与传送带速度相等时，物体所受摩擦力可能发生突变．
【总结提升】 解答传送带问题应注意的事项 (1)比较物块和传送带的初速度情况，分析物块所受摩擦力的大小和方向，其主要目 的是得到物块的加速度． (2)关注速度相等这个特殊时刻，水平传送带中两者一块匀速运动，而倾斜传送带需 判断 μ 与 tan θ 的关系才能决定物块以后的运动． (3)得出运动过程中两者相对位移情况，以后在求解摩擦力做功时有很大作用．
(2) 速度关系 滑块和滑板之间发生相对运动时，分析速度关系，从而确定滑块受到的摩擦力的方 向．应注意当滑块和滑板的速度相同时，摩擦力会发生突变的情况． (3) 位移关系 滑块和滑板叠放在一起运动时，应仔细分析滑块和滑板的运动过程，认清对地位移 和相对位移之间的关系．这些关系就是解题过程中列方程所必需的关系，各种关系找到 了，自然也就容易列出所需要的方程了．
考点一 “滑块—滑板”模型
师生互动
1．模型特点
上、下叠放两个物体，在摩擦力的相互作用下两物体发生相对滑动．
物理建模 3.传送带模型 滑板—滑块模型
物理建模 3.传送带模型滑板—滑块模型(模型演示见PPT课件)传送带模型1．水平传送带模型【典例1】水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图3－3－6所示为一水平传送带装置示意图．绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率v＝1 m/s运行，一质量为m＝4 kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A 、B 间的距离L ＝2 m ，g 取10 m/s 2.图3－3－6(1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小；(2)求行李做匀加速直线运动的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B 处，求行李从A 处传送到B 处的最短时间和传送带对应的最小运行速率．审题指导 关键词：①无初速度地放在A 处．②行李开始做匀加速直线运动．③随后行李又以与传送带相等的速率做匀加速直线运动． 对行李受力分析行李运动过程先匀加速后匀速直线运动利用牛顿第二定律、运动学公式求解未知量．解析 (1)行李刚开始运动时，受力如图所示，滑动摩擦力：F f ＝μmg ＝4 N 由牛顿第二定律得：F f ＝ma解得：a ＝1 m/s 2(2)行李达到与传送带相同速率后不再加速，则：v ＝at ，解得t ＝v a ＝1 s(3)行李始终匀加速运行时间最短，且加速度仍为a ＝1 m/s 2，当行李到达右端时，有：v 2min ＝2aL解得：v min ＝2aL ＝2 m/s故传送带的最小运行速率为2 m/s行李运行的最短时间：t min ＝v min a ＝2 s答案 (1)4 N 1 m/s 2 (2)1 s (3)2 s 2 m/s反思总结 对于传送带问题，一定要全面掌握上面提到的几类传送带模型，尤其注意要根据具体情况适时进行讨论，看一看有没有转折点、突变点，做好运动阶段的划分及相应动力学分析．图3－3－7即学即练1 如图3－3－7所示，倾角为37°，长为l ＝16 m 的传送带，转动速度为v ＝10 m/s ，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A 处无初速度地释放一个质量为m ＝0.5 kg 的物体．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.求：(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间；(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A 滑到底端B 的时间．解析 (1)传送带顺时针转动时，物体相对传送带向下运动，则物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，相对传送带向下匀加速运动，根据牛顿第二定律有mg (sin 37°－μcos 37°)＝ma则a ＝g sin 37°－μg cos 37°＝2 m/s 2，根据l ＝12at 2得t ＝4 s.(2)传送带逆时针转动，当物体下滑速度小于传送带转动速度时，物体相对传送带向上运动，则物体所受滑动摩擦力沿传送带向下，设物体的加速度大小为a 1，由牛顿第二定律得，mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma 1则有a 1＝mg sin 37°＋μmg cos 37°m＝10 m/s 2 设当物体运动速度等于传送带转动速度时经历的时间为t 1，位移为x 1，则有t 1＝v a 1＝1010 s ＝1 s ，x 1＝12a 1t 21＝5 m<l ＝16 m 当物体运动速度等于传送带速度瞬间，有mg sin 37°>μmg cos 37°，则下一时刻物体相对传送带向下运动，受到传送带向上的滑动摩擦力——摩擦力发生突变．设当物体下滑速度大于传送带转动速度时物体的加速度为a 2，则a 2＝mg sin 37°－μmg cos 37°m＝2 m/s 2x 2＝l －x 1＝11 m又因为x 2＝v t 2＋12a 2t 22，则有10t 2＋t 22＝11，解得：t 2＝1 s(t 2＝－11 s 舍去)所以t 总＝t 1＋t 2＝2 s.答案 (1)4 s (2)2 s滑板—滑块模型1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．3．解题思路4．易失分点(1)不清楚滑块、滑板的受力情况，求不出各自的加速度．(2)不清楚物体间发生相对滑动的条件．图3－3－8【典例2】 如图3－3－8所示，光滑水平面上静止放着长L ＝4 m ，质量为M ＝3 kg 的木板(厚度不计)，一个质量为m ＝1 kg 的小物体放在木板的最右端，m 和M 之间的动摩擦因数μ＝0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F ，(g 取10 m/s 2)(1)为使两者保持相对静止，F 不能超过多少？(2)如果F＝10 N，求小物体离开木板时的速度？解析(1)要保持两者相对静止，两者之间的摩擦力不能超过最大静摩擦力，故最大加速度a＝μg＝1 m/s2由牛顿第二定律对整体有F m＝(m＋M)a＝4 N(2)当F＝10 N>4 N时，两者发生相对滑动对小物体：a1＝μg＝1 m/s2对木板：F合＝F－μmg＝Ma2代入数据解得a2＝3 m/s2由位移关系有：L＝12a2t2－12a1t2代入数据解得t＝2 s则小物块的速度v1＝a1t＝2 m/s.答案(1)4 N(2)2 m/s即学即练2(2013·江苏卷，14)如图3－3－9所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.图3－3－9(1)当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；(2)要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；(3)本实验中，m1＝0.5 kg，m2＝0.1 kg，μ＝0.2，砝码与纸板左端的距离d＝0.1 m，取g＝10 m/s2.若砝码移动的距离超过l＝0.002 m，人眼就能感知．为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？解析(1)砝码对纸板的摩擦力f1＝μm1g，桌面对纸板的摩擦力f2＝μ(m1＋m2)g，f＝f1＋f2，解得f＝μ(2m1＋m2)g.(2)设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则，f1＝m1a1，F－f1－f2＝m2a2，发生相对运动a2>a1, 解得F>2μ(m1＋m2)g(3)纸板抽出前，砝码运动的距离x 1＝12a 1t 21.纸板运动的距离d ＋x 1＝12a 2t 21.纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离x 2＝12a 3t 22，l ＝x 1＋x 2由题意知a 1＝a 3，a 1t 1＝a 3t 2解得F ＝2μ⎣⎢⎡⎦⎥⎤m 1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋d l m 2g 代入数据得F ＝22.4 N.答案 (1)μ(2m 1＋m 2)g (2)F >2μ(m 1＋m 2)g(3) 22.4 N附：对应高考题组(PPT 课件文本，见教师用书)1．(2011·福建卷，18)如图所示，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m 1和m 2的物体A 和B .若滑轮有一定大小，质量为m 且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦．设细绳对A 和B 的拉力大小分别为T 1和T 2，已知下列四个关于T 1的表达式中有一个是正确的．请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是( )．A ．T 1＝(m ＋2m 2)m 1g m ＋2(m 1＋m 2)B ．T 1＝(m ＋2m 1)m 2g m ＋4(m 1＋m 2)C ．T 1＝(m ＋4m 2)m 1g m ＋2(m 1＋m 2)D ．T 1＝(m ＋4m 1)m 2g m －4(m 1＋m 2)解析 若将滑轮视为轻质，即m ＝0，而绳为轻质，故T 1＝T 2，由牛顿第二定律m 2g －T 1＝m 2a ，T 1－m 1g ＝m 1a ，得T 1＝2m 2m 1g m 1＋m 2；当m ＝0时对各选项逐一进行验证，只有C 正确；当m 1＝m 2时则T 1＝T 2＝m 1g ，同时对各选项逐一验证，只有C 正确．答案 C2．(2011·四川卷，19)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全安全着陆．需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( )．A ．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B ．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C ．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D ．返回舱在喷气过程中处于失重状态解析 火箭开始喷气瞬间，返回舱受到向上的反作用力，所受合外力向上，故伞绳的拉力变小，所以选项A 正确；返回舱与降落伞组成的系统在火箭喷气前受力平衡，喷气后减速的主要原因是受到喷出气体的反作用力，故选项B 错误；返回舱在喷气过程中做减速直线运动，故合外力一定做负功，选项C 错误；返回舱喷气过程中产生竖直向上的加速度，故应处于超重状态，选项D 错误．答案 A3．(2012·安徽卷，22)质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v －t 图象如图所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34.设球受到的空气阻力大小恒为f ，取g ＝10 m/s 2，求：(1)弹性球受到的空气阻力f 的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h .解析 (1)设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为a 1，由题图知，a 1＝Δv Δt＝40.5m/s 2＝8 m/s 2①根据牛顿第二定律得mg －f ＝ma 1②f ＝m (g －a 1)＝0.2 N ③(2)由题图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为v 1＝4 m/s ，设球第一次离开地面时的速度大小为v 2，则v 2＝34v 1＝3 m/s ④第一次离开地面后，设上升过程中球的加速度大小为a 2，则mg ＋f ＝ma 2 a 2＝12 m/s 2⑤于是，有0－v 22＝－2a 2h ⑥解得h ＝38m ⑦答案 (1)0.2 N (2)38 m4．(2012·浙江卷，23)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系．小明同学用石蜡做成两条质量均为m 、形状不同的“A 鱼”和“B 鱼”，如图所示．在高出水面H 处分别静止释放“A 鱼”和“B 鱼”，“A 鱼”竖直下潜h A 后速度减为零，“B 鱼”竖直下潜h B 后速度减为零．“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力．已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的109倍，重力加速度为g ，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度．假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计．求：(1)“A 鱼”入水瞬间的速度v A 1；(2)“A 鱼”在水中运动时所受阻力f A ；(3)“A 鱼”与“B 鱼”在水中运动时所受阻力之比f A ∶f B .解析 (1)“A 鱼”在入水前做自由落体运动，有v 2A 1－0＝2gH ①得：v A 1＝2gH ②(2)“A 鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为a A ，有F 浮＋f A －mg ＝ma A ③0－v 2A 1＝－2a A h A ④由题意：F 浮＝109mg .由②③④式得f A ＝mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫H h A －19⑤ (3)考虑到“B 鱼”的受力、运动情况与“A 鱼”相似，有f B ＝mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫H h B －19⑥ 综合⑤、⑥两式，得f A f B ＝h B (9H －h A )h A (9H －h B ). 答案 (1)2gH (2)mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫H h A －19 (3)h B (9H －h A )h A (9H －h B )5．(2013·上海卷，31)如图所示，质量为M 、长为L 、高为h 的矩形滑块置于水平地面上，滑块与地面间的动摩擦因数为μ；滑块上表面光滑，其右端放置一个质量为m 的小球．用水平外力击打滑块左端，使其在极短时间内获得向右的速度v 0，经过一段时间后小球落地．求小球落地时距滑块左端的水平距离．解析 滑块上表面光滑，小球水平方向不受力的作用，故当滑块的左端到达小球正下方这段时间内，小球速度始终为零，则对于滑块：a ＝μ(m ＋M )g M ， v 1＝v 20－2aL ＝ v 20－2μ(m ＋M )gL M. 当滑块的左端到达小球下上方后，小球做自由落体运动，落地时间t ＝2hg ，滑块的加速度a ′＝μg①若在t 时间内滑块的速度没有减小到零，滑块向右运动的距离为：x ＝v 1t －12a ′t 2＝ v 20－2μ(m ＋M )gLM 2h g －12μg ⎝ ⎛⎭⎪⎫2h g 2＝ v 20－2μ(m ＋M )gLM 2h g －μh .②若在t 时间内滑块已经停下来，则：x ′＝v 212a ′＝v 202μg －m ＋M M L . 答案 见解析。
高考物理总复习 专题强化三 动力学中的“传送带”和“滑块—滑板”模型
【关键能力·分层突破】 模型一 “传送带”模型 1．模型特点 传送带在运动过程中，会涉及很多的力，是传送带模型难点的原因， 例如物体与传送带之间是否存在摩擦力，是滑动摩擦力还是静摩擦力 等；该模型还涉及物体相对地面的运动以及相对传送带的运动等；该 模型还涉及物体在传送带上运动时的能量转化等． 2．“传送带”问题解题思路
【跟进训练】 3．光滑水平面上停放着质量M＝2 kg的平板小车，一个质量为m＝1 kg的小滑块(视为质点)以v0＝3 m/s的初速度从A端滑上小车，如图所 示．小车长l＝1 m，小滑块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.4，取g＝10 m/s2，从小滑块滑上小车开始计时，1 s末小滑块与小车B端的距离为 ()
香皂盒的质量为m＝20 g，香皂及香皂盒的总质量为M＝100 g，香皂盒与 传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.4，风洞区域的宽度为L＝0.6 m，风可以 对香皂盒产生水平方向上与传送带速度垂直的恒定作用力F＝0.24 N，假设 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，香皂盒可看作质点，取重力加速度g＝10 m/s2 ，试求：
A．滑块A与木板B之间的动摩擦因数为0.1 B．当F＝10 N时木板B的加速度为4 m/s2 C．木板B的质量为3 kg D．滑2·山西临汾联考]某生产车间对香皂包 装进行检验，为检验香皂盒里是否有香皂，让
香皂盒在传送带上随传送带传输时(可视为匀 速)，经过一段风洞区域，使空皂盒被吹离传 送带，装有香皂的盒子继续随传送带一起运动
，如图所示．已知传送带的宽度d＝0.96 m，香 皂盒到达风洞区域前都位于传送带的中央．空
答案：BCD
命题分析
试题情境
属于综合性题目，以板块模型为素材创设学习探索问 题情境
2024届高考一轮复习物理课件(新教材鲁科版)：传送带模型和“滑块—木板”模型
(2)小包裹通过传送带所需的时间t. 答案 4.5 s
根据(1)可知小包裹开始阶段在传送带上做匀减速直线运动， 用时 t1＝v2－a v1＝1.60－.40.6 s＝2.5 s 在传送带上滑动的距离为 x1＝v1＋2 v2t1＝0.6＋2 1.6×2.5 m＝2.75 m 共速后，匀速运动的时间为 t2＝L－v1x1＝3.950－.62.75 s＝2 s，
“滑块—木板”模型
1.模型特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动， 且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动. 2.位移关系：如图所示，滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块 和木板同向运动时，位移之差Δs＝s1－s2＝L(板长)；滑块和木板反向运 动时，位移大小之和s2＋s1＝L.
所以小包裹通过传送带所需的时间为t＝t1＋t2＝4.5 s.
考向3 传送带中的动力学图像
例3 (2023·福建省长汀县第一中学月考)如图所示，倾 角为θ的足够长传送带沿顺时针方向匀速转动，转动速 度大小为v1，一个物块从传送带底端以初速度大小v2(v2 >v1)上滑，同时物块受到平行于传送带向上的恒力F作用，物块与传送带 间的动摩擦因数μ＝tan θ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块运动 的v－t图像不可能是
小包裹的初速度v2大于传送带的速度v1，所以开 始时小包裹受到的传送带的摩擦力沿传送带向上， 因为小包裹所受滑动摩擦力大于重力沿传送带方 向上的分力，即μmgcos θ>mgsin θ，所以小包裹 与传送带共速后做匀速直线运动至传送带底端，根据牛顿第二定律 可知μmgcos θ－mgsin θ＝ma，解得a＝0.4 m/s2
传送带足够长
一直加速
先加速后匀速
v0<v时，一直加速
专题2 动力学的常见模型
项目 情境2
情境3
图示
关键能力 · 突破
滑块可能的运动情况
续表
①v0>v时,可能一直减速(条件:v≤ v02 2μgl ),也可能先 减速再匀速(条件: v02 2μgl <v<v0); ②v0<v时,可能一直加速(条件:v≥ v02 2μgl ),也可能先 加速再匀速(条件:v0<v< ) v02 2μgl
情境3
关键能力 · 突破
图示
滑块与传送带共速条件
若
v2 2g
≤l,滑块与传送带能共速
若
|
v2 v02 2g
|
≤l,滑块与传送带能共速
若
v02 2g
≤l且v0≥v,滑块与传送带能共速
关键能力 · 突破
例2 (多选)如图所示,水平传送带A、B两端相距x=4 m,以v0=4 m/s的速度(始 终保持不变)顺时针运转。今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A 端,由于煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕。已知煤块与 传送带间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度大小g取10 m/s2。则煤块从A运动 到B的过程中,下列说法正确的是 ( BD ) A.煤块从A运动到B的时间是2.25 s B.煤块从A运动到B的时间是1.5 s C.划痕长度是0.5 m D.划痕长度是2 m
关键能力 · 突破
审题关键 这里只有a球路径属于等时圆模型,b、c球如何跟等时圆模型建 立联系? 提示:b球路径比等时圆弦长要长,c球路径是直径的1/2
关键能力 · 突破
解析 由等时圆模型知,a球运动时间小于b球运动时间,a球运动时间和 沿过CM的直径的下落时间相等,所以从C点自由下落到M点的c球运动时间 最短,故C正确。
专题讲解：传送带上的滑块问题
专题讲解：传送带上的滑块问题滑块在传送带上运动时，所受滑动摩擦f 的方向与滑块相对于传输带的相对速度方向相反，注意：而对滑块进行动力学运算时，滑块的位移、速度、加速度则均取地面为参考系．若要另行计算滑块与传输带间由于滑动摩擦的相互作用而产生的焦耳热Q 时，应先计算出滑块相对于传输带的相对位移L ，再用fL Q =求解．1．水平传送带上的滑块问题（Ⅰ）——滑块顺着传送带运行方向冲上传送带滑块顺着传送带运动的方向以速度1v 冲上以速度2v 运动的传送带上，在水平传送带上的加速（2v >1v ）或减速（2v <1v ），当传送带足够长时，滑块的速度最多加速到或减速与传送带的速度2v 相等时，不再加速或减速，因此，最终速度不可能大于或小于传送带的速度2v ，即加速不可能超过传送带的速度2v ，减速不可能小于传送带的速度2v ．足够长的最短长度是：gμ2||2122minv v L -=，式中μ为滑块与传送带间的动摩擦因数． 【案例1】如图所示，某物块（可看成质点）从A 点沿竖直光滑的41圆弧轨道，由静止开始滑下，圆弧轨道的半径R ＝0.25 m ，末端B 点与水平传送带相切，物块由B 点滑上粗糙的传送带．若传送带静止，物块滑到传送带的末端C 点后做平抛运动，落到水平地面上的D 点，已知C 点到地面的高度H ＝5 m ，C 点到D 点的水平距离为1x ＝1m ，g ＝10 m/s ．．求：（1）物块滑到B 点时速度的大小； （2）物块滑到C 点时速度的大小；（3）若传送带不静止，则物块最后的落地点可能不在D 点．取传送带顺时针转动为正方向，试讨论物块落地点到C 点的水平距离x 与传送带匀速运动的速度v 的关系，并做出v x -的图象．【解析】（1）设物体到达B 点速度为1v ，从A 到B ，由动能定理得：02121-=mv h m g 解得 m /s g 521==h v（2）从C 到D 做平抛运动，竖直方向上有 221t H g =解得 s 1=t设水平方向上在C 点速度为2v ，则水平方向上有 t v x 21=解得 =2v 1m/s故传送带不动时，滑块在传送带上一直减速到=2v 1m/s（3）若物体在传递带上一直加速，到C 点时速度为3v ，由运动学规律有as v v 22123-=-，=3v 3 m/s讨论：（1）若传递带逆时针转动，则滑块在传送带上沿着原来的运动方向是做减速运动，此时与传送带静止不动的情况相同．m 11==x x（2）若传递带顺时针转动：①当传送带的速度v 满足：0<v ≤1 m/s 时，滑块在传送带上运动的速度始终大于传送带的速度，此时与传送带静止的情况一样 m 11==x x②当1 m ／s<v <3 m/s 时，滑块在传送带上先减速到v ，再以v 匀速，故在C 点平抛运动的初速度为v ， s 1⨯==v vt x③当v >3 m/s 时，故滑块在传送带上，一直加速到=3v 3m/s m 33==t v x2．水平传送带上的滑块问题（Ⅱ）——滑块逆着传送带运行方向冲上传送带 滑块以速度1v 逆着传送带运行方向冲上以速度2v 运行的传送带：①若传送带两端的距离L 较短，滑块会一直减速冲到另一端后离开传送带，即两端的距离gμ221v L <，式中μ为滑块与传送带间的动摩擦因数，滑块一直减速到另一端离开传送带．②如果传送带两端的距离L 足够长，即gμ221v L ≥时，则滑块先减速到零后再沿传送带运行的方向反向加速，滑块加速获得的速度不可能超过传送带的运行速度，即：当>1v 2v ，则滑块先减速到零，再反向加速到2v ，然后以速度2v 相对传送带静止匀速运动当≤1v 2v ，滑块先减速到零，再反向一直加速运动1v ，这种情况，类似于竖直上抛运动的情景．【案例2】如图所示，一个长m l 8=的传送带上表面距地面高度为m h 2.0=，传送带以s m /6=ν的速度顺时针传动，传送带右端有一个斜面，斜面倾角037=θ，斜面底端通过一小段光滑圆弧和传送带相连，圆弧处放置一个小物块C ，不计物块C 由传送带滑上斜面过程的能量损失，且物块C 与斜面间的动摩擦因数25.01=μ.有两个可视为质点且靠紧的小物块A 和B ，A 、B 之间夹有少量炸药，把A 、B 放在传送带左端的同时引爆炸药，炸药瞬间爆炸，A 物体水平向左抛出，落地点距传送带左端水平距离m s 9.0=,B 物体在传送带上运动，与传送带间的动摩擦因数2.02=μ，已知kg m A 1=，kg m m c B 5.0==，已知6.037sin 0=，8.037cos 0=,求：（1）炸药爆炸后B 物体的速度．（2）从炸药爆炸到B 第一次离开传送带，物块B 与传送带因摩擦而产生的热量Q（3）若B 、C 相碰交换速度，从炸药爆炸到B 最后离开传送带的过程中传送带对B 所做的总功．【解析】（1）A 平抛：t v s A =，221t h g =，解得s 2.0=t ，m/s 5.4=A v炸药爆炸过程：B B A A v m v m =，=B v m/s 92=A v （2）设物体B 在传送带上一直减速，加速度22m/s g g==22μμBB m mB 到达C 处时的速度为1v ，有2122v v aL B -=，解得m/s 71=v 因v v <1，所以B 一直减速，减速时间s 111=-=av v t B B 与传送带因摩擦而产生的热量J g 2)(2=-=vt L m Q B μ（3）物体B 、C 交换速度后B 静止，C 以1v 滑上斜面，设上滑1s在斜面上上滑过程：2111121037sin 37cos v m s m s m C C C -=⋅︒-⋅︒-g g μ解得m 45.21=s设C 滑回底端时的速度为2v ，在斜面上下滑过程，有02137sin 37cos 22111-=⋅︒+⋅︒-v m s m s m C C C g g μB 、C 交换速度后C 静止，B 滑上传送带，B 从左端离开传送带需克服摩擦力做功 =f W L m B g 2μ代入数据解得<2221v m B L m B g 2μ因此，B 不会离开传送带，最终静止在C 处，传送带对B 所做的总功 =f W J g 82-=-L m B μ3．倾斜的传送带上滑块问题【案例2】如图所示，传输带与水平间的倾角为︒=37θ，皮带以10m/s 的速率运行，在传输带上端A 处无初速地放上质量为0.5kg 的物体，它与传输带间的动摩擦因数为0.5，若传输带A 到B 的长度为16m ，求：物体从A 运动到B 的时间和因相对滑动而产生的摩擦热？【解析】首先判定μ与θtan 大小关系，μ=0.5， tg θ=0.75，所以物体一定沿传输带对地下滑，不可能对地上滑或对地相对静止．其次皮带运行速度方向未知，而皮带运行速度方向影响物体所受摩擦力方向．所以应分别讨论．①当皮带的上表面以10m/s 速度向下运行时，刚放上的物体相对皮带有向上的相对速度，物体所受滑动摩擦方向沿斜坡向下，该阶段物体对地加速度2m/s g g 10cos sin 1=+=mm m a θμθ，方向沿斜坡向下物体赶上皮带对地速度需时间==av t 1ls在1t 秒内物体沿斜坡对地位移==211121t a s 5m如图所示，当物体速度超过皮带运行速度时物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，物体对地加速度 2m/s g g 2cos sin 1=-=mm m a θμθ物体以2m/s 21=a 加速度运行剩下的11m 位移需时间2t则：2222221t a vt s +=即11=l0t 2＋22221t ⨯； t 2=ls (112-='t s 舍去) 所需总时间=+=21t t t 2s在1t 时间内发生相对位移m 52121111=-=∆t a vt s在2t 时间内发生相对位移m 121222222=--=∆vt t a vt s所以由于摩擦产生的焦耳热J g 12)(cos 211=∆+∆=s s m Q θμ②当皮带上表面以10m/s 速度向上运行时，物体相对于皮带一直具有沿斜面向下的相对速度，物体所受滑动摩擦方向沿斜坡向上且不变，设为3a则2m/s g g 2cos sin 3=-=mm m a θμθ物体从传输带顶滑到底所需时间为t ' 则2321t a s '=，4s s =⨯=='216223a s t在t '时间内发生的相对位移m 5621233='+'=∆t a t v s由于摩擦产生的焦耳热J g 112cos 32=∆=s m Q θμ4．组合传送带上的滑块问题【案例4】图示为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A 、B 两端相距3m ，另一台倾斜，θD传送带与地面的倾角=θ370，C 、D 两端相距4.45m ，B 、C 相距很近．水平部分AB 以5m/s 的速率顺时针转动．将质量为10kg 的一袋大米放在A 端，到达B 端后，速度大小不变地传到倾斜的CD 部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5．试求：（1）若CD 部分传送带不运转，求米袋沿传送带所能上升的最大距离． （2）若要米袋能被送到D 端，求CD 部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围．【解析】（1）米袋在AB 上：5m/s g g0====μμmm m f a 2 米袋加速到m/s 50=v 时，滑行的距离3m AB m 522020=<==.a v s故米袋在到达B 点之前就与传送带同速（2）设米袋在CD 上运动的加速度大小为a ，则 ma m m =+θμθcos sin g g 求得2m /s 10=a所以能滑上的最大距离m 251220.==av s （2）设CD 部分运转速度为1v 时米袋恰能到达D 点，则米袋速度减为1v 之前的加速度为 21m/s 10g(-=+-=)cos sin θμθa 米袋速度小于1v 至减为零前的加速度为 22m/s 2g(-=--=)cos sin θμθa 由m 45420222112021.=-+-a v a v v 解得m /s 41=v即要把米袋送到D 点，CD 部分的速度m/s 41=≥v v CD 米袋恰能到D 点所用时间最长为s 12021101.max =-+-=a v a v v t 若CD 部分传送速度较大，使米袋沿CD 上滑时所受摩擦力一直沿传送带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为2a由22021max max t a t v s CD +=，得s 161.m ax =t所以，所示时间t 的范围为s 12s 161..≤≤t。
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专题二传送带滑块模型测试点-超重和失重1。
超重:(1)定义:物体对支架的压力(或对商店的拉力)大于物体重力的现象。
(2)发生条件:物体有向上的加速度。
2.失重:(1)定义:物体在支撑物上的压力(或悬挂物上的拉力)小于物体上的重力的现象。
(2)生成条件:物体向下加速度为0.3。
虽然物体的加速度不在垂直方向上，但只要它的加速度在垂直方向上有分量，物体就会处于_ _ _ _ _ _或_ _ _ _ _ _状态。
4。
物体的超重或失重程度由物体的质量和垂直加速度决定。
它的大小等于毫安。
[思考深化]判断下列陈述是否正确。
(1)当物体超重时，加速度向上。
速度也必须是向上的。
(2)减速下落的物体是失重的。
()(3)加速度等于g的物体是完全失重的。
(4)站在平台秤上的人蹲下。
平台秤的数量减少。
()1。
[对超重和失重的判断]关于超重和失重，下面的描述是正确的()。
当磁悬浮列车在水平轨道上加速时，列车上的乘客超重。
当秋千荡到最低位置时，人处于失重状态d。
当“神舟九号”飞船绕地球飞行时，飞船上的宇航员处于完全失重状态2。
[对倾斜平面上超重和失重的判断]为了使乘客乘坐更舒适，一个研究小组设计了一种新型交通工具。
乘客座椅可以随着坡度的变化自动调节，以保持座椅始终水平。
如图1所示，当汽车减速上坡时，乘客(仅考虑乘客和水平面之间的影响)超重。
不受摩擦力影响。
受向后(水平向左)摩擦力影响。
合力垂直向上。
应用[·牛顿第二定律解决超级和失重问题] (2015江苏单科6)(多选)一人乘电梯上楼。
在垂直上升过程中，加速度a随时间t变化的曲线图如图2所示，垂直向上为a 的正方向，那么电梯上的压力()图2a. t = 2 s最大b. t = 2 s最小c. t = 8.5 s最大d. t = 8.5 s最小判断超重和失重的“三”技巧从力的角度来看，当施加在物体上的向上拉力(或支撑力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时，物体处于失重状态，等于0时，物体处于完全失重状态。
2。
从加速度的角度来看，当物体有向上的加速度时，它处于超重状态。
当它有向下的加速度时，它是失重的，当它有向下的加速度时，它是完全失重的。
3.从速度变化的角度来看，(1)向上加速或向下减速时超重；(2)当一个物体向下加速或向上减速时，它会失去重量。
严重极端问题1。
概念临界问题是指某一物理现象(或物理状态)刚刚发生或根本没有发生的转折状态。
2.临界或极端条件的迹象(1)有些主题有“公正”、“公正”和“公正”等词，这清楚地表明在主题描述的过程中有一个临界点。
(2)如果标题中有“最大”、“最小”、“最多”和“至少”等词，则表明标题中描述的过程具有极值，这通常是临界点。
3。
解决关键问题的三种方法极限法将物理问题(或过程)推向极端，从而暴露出关键现象(或状态)。
为了正确地解决问题，对于临界问题存在许多可能性，特别是当存在一个或另一个，或者在变化过程中可能存在临界条件，或者可能不存在临界条件时，物理过程通常通过使用假设方法来解决问题而被转换成数学表达式，并且根据数学表达式在图3中示出了数学方法4[接触和脱离临界条件]。
质量为m的A和B物体堆叠在垂直弹簧上并保持静止。
当B被等于mg的恒力F向上拉，移动距离h小于2时，B与a分离。
下面的陈述是正确的()图3a. b和a。
当弹簧长度等于原始长度时，B和a分离。
它们的加速度为g mgc。
弹簧的刚度系数等于d。
在b和a分开之前，它们做匀速直线运动h5。
相对滑动的[临界条件] (2014江苏8)(多选)如图4所示，a和b的质量分别为2m和m，a和b在1水平地面上的动摩擦系数为μ。
B与地面之间的动摩擦系数为μ，最大静摩擦等于滑动摩擦，力加速度为2为g。
现在向A施加水平拉力F，然后()图451a。
当F3μmg时，A相对于b d滑动。
无论F的值如何，B的加速度都不会超过μg| 256[应用数学方法寻找极值]如图5所示，质量m = 0.4 kg的小块在拉力f的作用下以v0 = 2 m/s的初始速度从点a移动到点b，该拉力f 与斜面形成夹角。
a与b之间的距离l为10 m，已知斜面的倾角θ为30°，物体块与斜面之间的动摩擦系数μ为3。
重力加速度g为10 m/s2。
3图5(1)求出物体块的加速度和到达b点时的速度。
(2)当拉力f与斜面之间的角度较大时，拉力f最小。
拉力f的最小值是多少？Dynamics1中极值问题的临界条件和处理方法。
“四个”典型临界条件(1)接触和分离的临界条件:两个物体接触或分离，临界条件是弹性力fn = 0。
(2)是相对滑动的临界条件:当两个物体接触且相对静止时，通常存在静摩擦力。
那么相对滑动3的临界条件是静摩擦达到最大。
(3)断绳和松驰的临界条件是绳索能承受有限的张力，断绳和连续的临界条件是绳索中的张力等于它能承受的最大张力。
绳索松弛的临界条件是:ft = 0。
(4)当加速度变化时，速度达到最大值的临界条件:当加速度变化到0.2时，“四”典型数学方法(1)三角函数法；(2)基于临界条件的不等式方法；(3)采用二次函数判别法；(4)极限法。
试验场3 “输送带型号”问题两种输送带型号(1)水平输送带问题:解决的关键是正确分析和判断物体上的摩擦力。
在判断摩擦力时，应注意比较物体的移动速度和传送带的速度。
也就是说，物体的速度是否等于移动位移x(到地面)期间传送带的速度。
物体速度等于传送带速度的时刻是物体上的摩擦力突然变化的时刻。
(2)倾斜传送带的问题:解决的关键在于仔细分析物体和传送带的相对运动。
从而确定它是否受到滑动摩擦的影响。
如果它受到滑动摩擦的影响，应该进一步确定它的大小和方向，然后应该根据施加到物体上的力来确定物体的运动。
当物体的速度等于传送带的速度时，施加在物体上的摩擦力可能会突然改变。
[思想的深化]1。
如图6所示，当物体静止在倾斜传送带的底部时，会发生什么样的运动情况？图62。
如图7所示，当一个物体停留在倾斜传送带的顶部时，会发生什么样的运动情况？图77。
[水平传送带模型](多选)如图8所示，水平传送带a和b的两端分开x = 4 m，并以v0 = 4 m/s的速度顺时针运行(始终恒定)。
今天，一小块煤(可以看作是一个粒子)被轻轻地放在没有初始速度的a端。
由于煤块和传送带之间的相对滑动，会在传送带上留下划痕。
已知煤块与输送带之间的动摩擦系数μ为0.4，重力加速度G = 10 m/s2。
然后在煤从a向b移动的过程中(图8a)，煤从a向b移动的时间为2.25 sb。
从a到b的时间是1.5秒4C..划痕长度为0.5 m d。
划痕长度为2 m8。
[向下倾斜输送]如图9所示，这是一种粮袋输送装置。
已知A、B 两端的距离为L，输送带与水平方向的夹角为θ，运行速度为V，粮袋与输送带的动摩擦系数为μ。
正常工作时，工人将粮袋放在a端运行的传送带上，将最大静摩擦力设置为等于滑动摩擦力，重力加速度设置为g，关于粮袋从a到b的运动，以下说法是正确的()图9a，粮袋到达b端的速度可能大于v，可能小于或等于b。
谷物袋开始移动的加速度为g (sin θ-μ cos θ)。
如果l足够大，那么它将以速度v匀速移动，如果μ≥tan θ，谷物袋必须以恒定速度从a 端移动到b端d。
无论μ大小如何，颗粒袋都以恒定的速度从α端移动到β端。
加速度a ≥ gsin θ9。
[斜向上传输]示于图10中，图10是传送带传输装置的示意图的一部分。
传送带与水平地面之间的倾角θ= 37°，a和b两端之间的倾角l = 5.0 m，质量m = 10 kg的物体从a端以v0 = 6.0 m/s的速度沿AB方向滑入传送带，物体与传送带之间的动摩擦系数在任何地方都是相同的。
两者都是0.5。
传送带的顺时针运行速度v为4.0 m/s，(g 需要10 m/s2，sin 37 =0.6，cos 37 =0.8)查找:图10(1)物体从a点到达b点所需的时间；(2)如果传送带的顺时针速度可以调节，物体从点A到达点B的最短时间是多少？分析传送带问题的三个步骤1。
在初始阶段，根据三角物体和三角带之间的关系，确定物体的应力，进而确定物体的运动。
2.根据临界条件V-objects = V-belt确定临界状态，并确定判断后的运动形式。
3.适用相应的法律。
进行了相关计算。
测试站点4“滑板模型”问题1。
5滑板问题的特点涉及两个对象。
物体之间存在相对滑动。
2 .常见的两个位移关系滑块从板的一端移动到另一端。
如果滑块和板沿同一方向移动，滑块位移和板位移之间的差值等于板的长度；如果滑块和板沿相反方向移动，滑块位移和板位移之和等于板的长度。
3 .解决方法此类问题涉及两个物体和多个运动过程，并且物体之间存在相对运动，因此应准确计算每个运动过程中每个物体的加速度(请注意，两个过程接合处的加速度可能会突然变化)。
找出物体之间位移(距离)或速度的关系是解决问题的突破口。
应该注意这两个过程之间的联系。
每个过程的最终速度是下一个过程的初始速度。
10。
水平平面上的[滑板模型》(2015新课程标准一25)在粗糙的水平地面上放置一块长板，在板的左端放置一小块材料。
在板的右侧有一堵墙，板的右端和墙之间的距离为4.5 m，如图11 a所示。
从时间t = 0开始，小块以相同的速度与板一起向右移动，直到板在时间t = 1 s 与墙碰撞(碰撞时间非常短)。
碰撞前后板的速度相同，但方向相反。
在运动过程中，小方块永远不会离开棋盘。
已知碰撞后1秒内小块的vt图如图b所示。
板的质量是小块质量的15倍，重力加速度g为10 m/s2。
找出:图11(1)板与地面之间的动摩擦系数μ1和小块与板之间的动摩擦系数μ2；(2)板的最小长度；(3)从板的右端到墙的最终距离。
11。
斜面上的[滑板模型》(2015)。
新课程标准二. 25)暴雨期间，有时会发生滑坡或泥石流等地质灾害。
有一个倾角为θ= 37°(Sin 37 =)的斜坡C，其上有一个质量为M的平板B，其上下表面与斜坡平行。
B 5有一个砾石堆A(含有大量土壤)，A和B都处于静止状态，如图12所示。
假设在暴雨中，A吸收雨水后的总质量为3也是M(可视为质量不变的滑块)，在很短的时间内，A和B之间的动摩擦系数μ1减小到，B和C之间的动摩擦系数μ2减小到0.5，A 和B开始移动，这是计时的起点。
在第2秒结束时，b的上表面突然变得平滑，μ2保持不变。
众所周知，当a开始移动时，距离b的下边缘的距离l为l=27 m，c足够长，并且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
取重力加速度g = 10 m/S2。
找出:6图12(1)0 ~ 2s内a、b加速度的大小；(2)a在b上的总运动时间。
解决“滑板”问题的方法和技巧1。
找出每个物体相对于地面的初始运动和相对运动(或相对运动趋势)。