动力学中的传送带模型共25页文档
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“传送带模型”1.模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图(a)、(b)、(c)所示.2.建模指导水平传送带问题: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.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.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.水平传送带模型:1.传送带是一种常用的运输工具,被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等.如图所示为火车站使用的传送带示意图.绷紧的传送带水平部分长度L=5 m,并以v0=2 m/s的速度匀速向右运动.现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端,已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2.(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端;(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短,则传送带速度的大小应满足什么条件?最短时间是多少?2.如图所示,一质量为m=0.5kg的小物体从足够高的光滑曲面上自由滑下,然后滑上一水平传送带。
已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,传送带水平部分的长度L=5m,两端的传动轮半径为R=0.2m,在电动机的带动下始终以ω=15/rads的角速度沿顺时针匀速转运,传送带下表面离地面的高度h不变。
如果物体开始沿曲面下滑时距传送带表面的高度为H,初速度为零,g取10m/s2.求:(1)当H=0.2m时,物体通过传送带过程中,电动机多消耗的电能。
(2)当H=1.25m时,物体通过传送带后,在传送带上留下的划痕的长度。
(3) H在什么范围内时,物体离开传送带后的落地点在同一位置。
3.如图所示,质量为m=1kg的物块,以速度v 0=4m/s滑上正沿逆时针方向转动的水平传送带,此时记为时刻t=0,传送带上A、B两点间的距离L=6m,已知传送带的速度v=2m/s,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2.关于物块在传送带上的整个运动过程,下列表述正确的是()A.物块在传送带上运动的时间为4sB.传送带对物块做功为6JC.2s末传送带对物体做功的功率为0D.整个运动过程中由于摩擦产生的热量为18J4.如图10所示,水平传送带A、B两端相距s=3.5m,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,物体滑上传送带A端的瞬时速度v A=4m/s,到达B端的瞬时速度设为v B。
传送带模型1.水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(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情景3(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v02.倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速*情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速*情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速①水平传送带问题:求解的关键在于正确分析出物体所受摩擦力.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.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.②倾斜传送带问题:求解的关键在于正确分析物体与传送带的相对运动情况,从而判断其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况.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.小结:分析处理传送带问题时需要特别注意两点:一是对物体在初态时(静止释放或有初速度的释放)所受滑动摩擦力的方向的分析;二是对物体与传送带共速时摩擦力的有无及方向的分析.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,看一看受力与速度有没有转折点、突变点,做好运动过程的划分及相应动力学分析.3.传送带问题的解题思路模板[分析物体运动过程]例1:(多选)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,在传送带上某位置轻轻放置一小木块,小木块与传送带间动摩擦因素为μ,小木块速度随时间变化关系如图所示,v 0、t 0已知,则( )A .传送带一定逆时针转动B .00tan cos v gt μθθ=+C .传送带的速度大于v 0D .t 0后滑块的加速度为002sin v g t θ-[求相互运动时间,相互运动的位移] 例2:如图所示,水平传送带两端相距x =8 m ,工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.6,工件滑上A 端时速度v A =10 m/s ,设工件到达B 端时的速度为v B 。
送带模型1.模型特征(1)水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(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情景3(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)倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先加速后匀速(4)可能先减速后匀速(5)可能先以a1加速后以a2加速(6)可能一直减速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速(4)可能一直减速2. 注意事项(1)传送带模型中要注意摩擦力的突变①滑动摩擦力消失②滑动摩擦力突变为静摩擦力③滑动摩擦力改变方向(2)传送带与物体运动的牵制。
牛顿第二定律中a 是物体对地加速度,运动学公式中S 是物体对地的位移,这一点必须明确。
(3) 分析问题的思路:初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变。
【典例1】如图所示,传送带的水平部分长为L ,运动速率恒为v ,在其左端无初速放上木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左到右的运动时间可能是( )A.L v +v 2μgB.L vC.2L μgD.2L v【答案】 ACD【典例2】如图所示,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. 【答案】 (1)4 s (2)2 s【典例3】如图所示,与水平面成θ=30°的传送带正以v =3 m/s 的速度匀速运行,A 、B 两端相距l =13.5 m 。
“传递带模型”1.模型特点一个物体以速度 v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传递带”模型,如图 (a)、 (b)、 (c)所示.2.建模指导水平传递带问题:求解的重点在于对物体所受的摩擦力进行正确的剖析判断.判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传递带的速度,也就是剖析物体在运动位移x(对地 )的过程中速度能否和传递带速度相等.物体的速度与传递带速度相等的时辰就是物体所受摩擦力发生突变的时辰.水平传递带模型:1.传递带是一种常用的运输工具,被宽泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等.如下图为火车站使用的传递带表示图.绷紧的传递带水平部分长度L= 5 m,并以 v0=2 m/s 的速度匀速向右运动.现将一个可视为质点的旅游包无初速度地轻放在传递带的左端,已知旅游包与传递带之间的动摩擦因数μ=, g 取 10 m/s 2.(1)求旅游包经过多长时间抵达传递带的右端;(2)若要旅游包从左端运动到右端所用时间最短,则传递带速度的大小应知足什么条件?最短时间是多少?2.如下图,一质量为的小物体从足够高的圆滑曲面上自由滑下,而后滑上一水平传递带。
已知物体与传递带之间的动摩擦因数为μ,传递带水平部分的长度 L=5m ,两头的传动轮半径为 R=0.2m ,在电动机的带动下一直以ω =15/rads 的角速度沿顺时针匀速转运,传递带下表面离地面的高度 h 不变。
假如物体开始沿曲面下滑时距传递带表面的高度为 H,初速度为零, g 取 10m/s2.求:(1)当时,物体经过传递带过程中,电动机多耗费的电能。
(2)当时,物体经过传递带后,在传递带上留下的划痕的长度。
(3)H 在什么范围内时,物体走开传递带后的落地址在同一地点。
3.如下图,质量为 m=1kg 的物块,以速度v0 =4m/s 滑上正沿逆时针方向转动的水平传递带,此时记为时辰t=0 ,传递带上 A、 B 两点间的距离L=6m,已知传递带的速度 v=2m/s ,物块与传递带间的动摩擦因数μ,重力加快度 g 取 10m/s 2.关于物块在传递带上的整个运动过程,以下表述正确的选项是()A.物块在传递带上运动的时间为4sB.传递带对物块做功为6JC. 2s 末传递带对物体做功的功率为0D.整个运动过程中因为摩擦产生的热量为18J4.如图 10 所示,水平传递带A、B 两头相距 s=,物体与传递带间的动摩擦因数μ=,物体滑上传递带 A 端的刹时速度v A=4m/s ,抵达 B 端的刹时速度设为 v B。