牛顿第二定律的应用 传送带问题
【文库精品】高中物理 专题11 牛顿运动定律的应用之传送带模型学案 新人教版必修1
专题11 牛顿运动定律的应用之传送带模型水平传送带问题求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。
物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。
【例1】如图所示，水平长传送带始终以v匀速运动，现将一质量为m的物体轻放于A端，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，AB长为L，L足够长。
问：(1)物体从A到B做什么运动？(2)当物体的速度达到传送带速度v时，物体的位移多大？传送带的位移多大？(3)物体从A到B运动的时间为多少？(4)什么条件下物体从A到B所用时间最短？【答案】(1)先匀加速，后匀速(2)v22μgv2μg(3)Lv＋v2μg(4)v≥2μgL【解析】(1)物体先做匀加速直线运动，当速度与传送带速度相同时，做匀速直线运动。
(2)由v＝at和a＝μg，解得t＝vμg(4)当物体从A到B一直做匀加速直线运动时，所用时间最短，所以要求传送带的速度满足v≥2μgL。
倾斜传送带问题求解的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用。
当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变。
【例2】如图所示，传送带与地面夹角θ＝37°，AB长度为16 m，传送带以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0.5 kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5。
求物体从A运动到B所需时间是多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)【答案】 2 s【解析】 物体放在传送带上后，开始阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，传送带给物体一沿传送带向下的滑动摩擦力F f ，物体受力情况如图甲所示。
物体由静止加速，由牛顿第二定律有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1，得a 1＝10×(0.6＋0.5×0.8) m/s 2＝10 m/s 2。
最新高中物理牛顿第二定律经典例题(精彩4篇)
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高三物理一轮复习牛顿第二定律的应用
高三物理一轮复习牛顿第二定律的应用一、运动学1、)(220222100知三推二⎪⎩⎪⎨⎧=-+=+=asv v at t v x at v v 2、临界条件：速度相等→算时间→算位移二、力学：受力分析→正交分解→合外力产生加速度 三、两类动力学问题（传送带、板块运动） 1、已知力，求运动思路：受力分析→正交分解→合外力产生加速度→速度相等→算时间→算位移2、已知运动，求力四、思路：必须利用运动学公式、图像t v -获得加速度→受力分析→正交分解→合外力产生加速度 五、例题1、传送带（小物块静止释放，传送逆时针转动） 受力分析：1cos sin ma mg mg =+θμθ①小物块先以1a 做匀加速直线运动，直到离开传送带传物v v ≤②小物块先以1a 做匀加速直线运动，与传送带共速后一起匀速离开传送带传物v v mg mg =>⇒<,tan cos sin θμθμθ③小物块先以1a 做匀加速直线运动，与传送带共速后接着以2a 做匀加速直线运动直到离开传送带传物v v ma mg mg mg mg >=-⇒>,cos sin cos sin 2θμθθμθ2、板块运动共速后的运动（整体法）①整体法获得共同的加速度共a ，隔离法获得小物块的最大加速度m ax a②⎪⎩⎪⎨⎧⇒<⇒>小物块与木板一起运动小物块与木板分开运动共共max max a a a a 六、习题物体在水平传送带上的运动情况的计算1、如图所示,水平放置的传送带以速度v=2m/s 向右运行,现将一小物体轻轻地放在传送带A 端,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,若A 端与B 端相距4m,求物体由A 到B 的时间和物体到B 端时的速度2、一水平传送带两轮之间的距离为20m,以2m/s 的速度向右作匀速运动。
已知某小物体与传送带间的动摩擦因数为0.1，将该小物体沿传送带向右以4m/s 的初速度滑出，设初速度速率不受影响，则物体从初速度左端运动到右端所需时间是多少？3、水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图．紧绷的传送带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/s2.(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．物体在倾斜传送带上运动的计算1、如图所示，传送带与地面的倾角θ=37°，从A端到B端的长度为16m，传送带以v0=10m/s的速度沿逆时针方向转动，在传送带上端A 处无初速度地放置一个质量为0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，求物体从A端运动到B端所需的时间是多少？（sin37°=0.6,cos37°=0.8）2、如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°，皮带在电动机的带动下，始终保持v 0=2m/s 的速率运行．现把一质量m=10kg 的工件（可看做质点）轻轻放在皮带的底端，工件与皮带间的动摩擦因数μ=，工件被传送到h=1.5m 的高处，取g=10m/s 2．求：所需时间是多少？23板块运动1．(2017新课标Ⅲ)如图，两个滑块A和B的质量分别为A m=1 kg和B m =5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为1μ=0.5；木板的质量为m=4 kg，与地面间的动摩擦因数为2μ=0.1。
传送带的摩擦力问题
传送带中的摩擦力做功与能量转化问题传送带问题具有理论联系实际，综合性较强的特点。
通过归类教学把相近、类似的问题区别开来，经过典型例题分析、比较，充分认识这类问题的特点、规律，掌握对该类问题的处理方法、技巧，采用归类教学有利于提高分析、鉴别并解决物理综合问题的能力。
一、运动时间的讨论问题1：(水平放置的传送带)如图所示，水平放置的传送带以速度v=2m/s 匀速向右运行，现将一质量为2kg 的小物体轻轻地放在传送带A 端，物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，若A 端与B 端相距4 m ，求物体由A 到B 的时间和物体到B 端时的速度分别是多少？解析：小物体放在A 端时初速度为零，且相对于传送带向左运动，所以小物体受到向右的滑动摩擦力，小物体在该力作用下向前加速，a=μg,当小物体的速度与传送带的速度相等时，两者相对静止，摩擦力突变为零，小物体开始做匀速直线运动。
所以小物体的运动可以分两个阶段，先由零开始匀加速运动，后做匀速直线运动。
小物体做匀加速运动，达到带速2m/s 所需的时间 1v t s a == 在此时间内小物体对地的位移m at x 1212== 以后小物体以2m/s 做匀速直线运动的时间 s s v x s t AB 5.123==-=' 物体由A 到B 的时间T=1s+1.5s=2.5s ，且到达B 端时的速度为2m/s.讨论：若带长L 和动摩擦因数μ已知，则当带速v 多大时，传送时间最短？22()()22v v v L v T vT a g a a aμ=+-=-= 22L v L v T T v a v a=+=当时最短此时v =这说明小物体一直被加速过去且达到另一端时恰与带同速时间最短。
变式：如图所示，传送带的水平部分长为L ，传动速率为v ，在其左端无初速释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间不可能是 ( )A.L v ＋v 2μgB.L vC.2L μgD.2L v 解析：因木块运动到右端的过程不同，对应的时间也不同，水平传送带传送物体一般存在以下三种情况（1）若一直匀加速至右端仍未达带速，则L ＝12μgt 2，得：t ＝2L μg，C 正确；（2）若一直加速到右端时的速度恰好与带速v 相等，则L ＝0＋v 2t ，有：t ＝2L v，D 正确；（3）若先匀加速到带速v ，再匀速到右端，则v22μg ＋v ⎝ ⎛⎭⎪⎫t －v μg ＝L ，有：t ＝L v ＋v 2μg，A 正确，木块不可能一直匀速至右端，故B 不可能．问题2：(倾斜放置的传送带)如图所示，传送带与地面的倾角θ=37°，从A 端到B 端的长度为16m ，传送带以v 0=10m/s 的速度沿逆时针方向转动。
高中物理---传送带模型-----典型例题(含答案)【经典】
难点形成的原因：1、对于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、摩擦力的方向如何，等等，这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清；2、对于物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动，判断错误；3、对于物体在传送带上运动过程中的能量转化情况考虑不全面，出现能量转化不守恒的错误过程。
1、水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，如图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＝，A 、B 间的距离L ＝2 m ，g 取10 m/s 2. (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． |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 mina＝2 s 2：如图所示，传送带与地面成夹角θ=37°，以10m/s 的速度顺时针转动，在传送带下端轻轻地放一个质量m=㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=，已知传送带从A →B 的长度L=50m ，则物体从A 到B 需要的时间为多少【解析】物体放上传送带以后，开始一段时间，其运动加速度2m/s 2.1sin cos =-=mmg mg a θθμ。
牛顿第二定律在传送带问题中的应用
－ｔ＝ 所求时间 ｆ ．｝ ・ ＋ ：
＋
ｓ － 一
≥Ｌ则Ａ在传送带上会一直做匀减速运 ，
由运动学公式易得
＝
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，＋
、舌一２ＬＬ ， ｔ ｇ
：
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（传 带 ７ 时 ２ 送 以 肇） ） １ 逆
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解析 ：１ 传送 带静 止 时， （） 物体 Ａ 相 对传 送带 向 右运 动 ， 到传送带 的摩擦力向 左 ， Ａ 将一 直匀减 受 故 速至 ｃ， 其受力情 况如图 １ １ 重力 ｍ －， ｇ与传送带 的支 持力 Ｎ 平衡 ， 所受到的合外力即为摩擦力 ，， Ａ 则
ｍｇ
解析 ： 根据“ 传送 带上 有黑 色痕迹 ” 可知 ， 煤块 与
传送带之 间发生 了相 对滑动 ， 煤块 的加速度 ｎ小 于传 送带 的加速 度 ｎ ． 据牛 顿第 二定 律可 得 ： ＝ｌ ｏ根 ｎ ｌ ｇ
①设经 历时间 ｔ传送 带由 静止开 始加速 到速度 等于 ， ７ 煤块则 由静止加速到 ， ３ ｏ 有
故物块由静止开始作匀加速直线运动， 由牛顿第
二定律得 ：
ｍｇ ｉ ｓｐ ｔｎ ｏ Ｏ ｍａｌ ￣＋ ａ ｇｃ ｓ＝
。
水平的浅色长传送带Ｊ放置一煤块（ 可视为质点）煤 ， 块与传送带之弼韵动摩擦因数为 ． 初始时， 送带 转
与煤块都是 静止 的． 现让传 送 带 以恒定 的加 速度 ｎ 。 开始运动 ， 当其速度达到 ７ 后 ， 以此速 度做匀速运 ３ Ｏ 便 动． 经过 一段 时间 ， 块在传 送带 上 留下 了一 段黑 色 煤 痕迹后 ， 煤块 相对于传 送带 不再滑 动． 求此黑 色痕 迹
传送带模型(牛顿第二定律)-2024年高考物理一轮复习考点通关卷(学生版)
考点巩固卷传送带模型建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1水平传送带模型3单选+2多选+2解答考点2倾斜传送带模型3单选+3多选考点3传送带模型中的划痕问题5多选考点01：水平传送带模型(3单选+2多选+2解答)一、单选题1(2023·全国·模拟预测)如图所示，水平传送带以恒定速度v=16m/s顺时针匀速运行，左右两端A、B之间距离L=16m。
现将一质量m=2kg可看做质点的物块轻轻放到传送带A端，同时对物块施加一水平向右的恒力F=10N。
已知物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.30，重力加速度g=10m/s2。
物块从A端运动到B端的过程中，下列说法正确的是()A.物块从A端运动到B端的过程先匀加速运动后匀速运动B.物块从A端运动到B端的时间t=1sC.摩擦力对物块做功W=96JD.物块运动到B端时，恒力F的瞬时功率P=200W2(2023春·河北·高三校联考阶段练习)如图所示为速冻食品加工厂生产和包装饺子的一道工序。
将饺子轻放在匀速运转的足够长的水平传送带上，不考虑饺子之间的相互作用和空气阻力。
关于饺子在水平传送带上的运动，下列说法正确的是()A.饺子一直做匀加速运动B.传送带的速度越快，饺子的加速度越大C.饺子由静止开始加速到与传送带速度相等的过程中，增加的动能等于因摩擦产生的热量D.传送带多消耗的电能等于饺子增加的动能3(2023·全国·高三专题练习)如图甲所示，将一物块P轻轻放在水平足够长的传送带上，取向右为速度的正方向，物块P最初一段时间的速度-时间图像如图乙所示，下列描述正确的是()A.小物块一直受滑动摩擦力B.传送带做顺时针的匀速运动C.传送带做顺时针的匀加速运动D.小物块最终有可能从图甲的左端滑下传送带二、多选题4(2023·甘肃兰州·统考一模)近年来网上购物的飞速增长催生了物流行业的快速发展。
传送带问题
传送带问题归类导析摘要：本文从实际例题的角度分析了传送带问题，传送带问题从运动的角度来讲属于多过程，从受力的角度看是摩擦力突变类的复杂问题。
通过分类导析有利于训练学生思维能力和知识的应用能力，在教学中分类导析有利于突破这一难点问题。
关键词：传送带；归类；多过程；摩擦力突变一、传送带模型分析<≥≥二、应用举例【例1】如图1所示，一水平传送装置由轮半径均为R＝m的主动轮O1和从动轮O2及传送带等构成。
两轮轴心相距8.0 m，轮与传送带不打滑。
现用此装置运送一袋面粉，已知这袋面粉与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.4。
（g取10 m/s2）求：（1）当传送带以4.0 m/s的速度匀速运动时，将这袋面粉由左端O2正上方的A点轻放在传送带上后（设面粉初速度近似为零），这袋面粉由A端运送到O1正上方的B端所用的时间为多少？（2）要想尽快将面粉由A端送到B端，主动轮O1的转速至少应为多大？【解析】设这袋面粉质量为m，其在与传送带产生相对滑动的过程中所受摩擦力f＝μmg。
故其加速度为a＝＝μg＝4.0 m/s2。
（1）若传送带的速度v带＝4.0 m/s，则这袋面粉加速运动的时间t1＝v带/a＝1.0 s，在t1时间内的位移x1为x1＝at12＝2.0 m。
其后以v＝4.0 m/s的速度做匀速运动，x2＝l AB－x1＝vt2，解得：t2＝1.5 s。
运动的总时间为：t＝t1＋t2＝2.5 s。
（2）要想时间最短，这袋面粉应一直向B端做加速运动，由l AB＝at′2可得t′＝2.0 s。
面粉到达B端时的速度v′＝at′＝8.0 m/s，即传送带运转的最小速度。
由v′＝ωR＝2πnR可得：n＝4 r/s＝240 r/min。
【例2】如图2所示，质量为m的物体从离传送带高为H处沿光滑圆弧轨道下滑，水平滑上长为L的静止的传送带并落在水平地面的Q点，已知物体与传送带间的动摩擦因数为μ，则当传送带转动时，物体仍以上述方式滑下，将落在Q点的左边还是右边?【解析】物体从P点滑下，设水平滑上传送带时的速度为v0，则由机械能守恒mgH=mv02，可得。
高中物理专题训练含答案-34--传送带模型的能量分析
34 传送带模型的能量分析【核心要点提示】传送带模型能量分析的问题主要包括以下两个核心问题(1)摩擦系统内摩擦热的计算：依据Q ＝F f ·x 相对，找出摩擦力与相对路程大小即可。
要注意的问题是公式中的x 相对并不是指的是相对位移大小。
特别是相对往返运动中，x 相对为多过程相对位移大小之和。
(2)由于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体为例，多消耗的电能k E E E Q =∆+∆+重摩擦②运用功能关系，传送带克服阻力做的功等于消耗的电能E fS =传 【训练】如图所示，水平传送带长为s ，以速度v 始终保持匀速运动，把质量为m 的货物放到A 点，货物与传送带间的动摩擦因数为μ，当货物从A 点运动到B 点的过程中，摩擦力对货物做的功不可能是( )A ．等于12mv 2B ．小于12mv 2C ．大于μmgsD ．小于μmgs【解析】货物在传送带上相对地面的运动可能先加速后匀速，也可能一直加速，而货物的最终速度应小于等于v ，根据动能定理知摩擦力对货物做的功可能等于12mv 2，可能小于12mv 2，可能等于μmgs ，可能小于μmgs ，故选C. 【答案】C(2016·湖北省部分高中高三联考)如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是( )A ．电动机多做的功为mv 2/2B ．物体在传送带上的划痕长v 2/2μgC ．传送带克服摩擦力做的功为mv 2/2D ．电动机增加的功率为μmgv【解析】电动机多做的功转化成了物体的动能和内能，物体在这个过程中获得的动能就是12mv 2，所以电动机多做的功一定要大于12mv 2，故A 错误；物体在传送带上的划痕长等于物体在传送带上的相对位移，物体达到速度v 所需的时间t ＝v μg ，在这段时间内物体的位移x 1＝v 22μg ，传送带的位移x 2＝vt ＝v 2μg ，则物体相对位移x ＝x 2－x 1＝v 22μg ，故B 正确；传送带克服摩擦力做的功就为电动机多做的功，所以由A 的分析可知，C 错误；电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率，大小为fv ＝μmgv ，所以D 正确。
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用牛顿第二定律[先填空]1.牛顿第二定律：物体的加速度跟受到的成正比，跟物体的成反比.2.数学表达式：(1)等式：F＝kma，F＝ma(F＝ma)，k＝1的条件：F、m、a的单位均选.合(2)公式的理解：①物体同时受到几个力的作用，公式中的F应为；②加速度a的方向始终与力F的方向；可以选取两个相互正交的方向，分别列出牛顿第二定律的分量形式，即：3.1N的定义：使质量是的物体产生加速度的力，规定为N.[后思考]为什么赛车的质量比一般的小汽车质量小的多，而且还安装一个功率很大的发动机？如图531所示，一质量为m的物体放在光滑的水平面上，在一水平向左的力F作用下弹簧被压缩，物体处于静止状态.探讨1：突然撤掉力F的瞬间，物体的速度为多少？有加速度吗？探讨2：加速度的方向如何？大小为多少？1.牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素.2.牛顿第二定律的五点说明1.关于牛顿第二定律，下列说法中正确的是()A.牛顿第二定律的表达式F＝ma在任何情况下都适用B.某一瞬时的加速度，不但与这一瞬时的外力有关，而且与这一瞬时之前或之后的外力有关C.在公式F＝ma中，若F为合外力，则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和D.物体的运动方向一定与物体所受合外力的方向一致2.(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是()A.原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小，物体的速度一定变小3.(多选)一个质量为2kg的物体，放在光滑水平面上，受到两个水平方向的大小为5N和7N的共点力作用，则物体的加速度可能是()A.1m/s2B.4m/s2C.7m/s2D.10m/s211.力和运动的关系1.如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。