物理人教版（2019）必修第一册4.5 牛顿运动定律的应用 传送带模型（共42张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第一册4.5 牛顿运动定律的应用 传送带模型（共42张ppt） |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-23 11:32:45 | ||
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文档简介
(共42张PPT)
第四章
人教版 高中物理必修一
水平传送带模型
传送带在生活和生产中应用广泛，因该类问题能综合考查摩擦力和运动和能量等问题，故传送带问题在高中物理中出现的频率非常高，在高考试题中也经常出现，是我们学习和备考的重点。
常见的类型有以下几种：
课堂引入
传送带的分类
课堂引入
接下来我们一起来看看传送带问题有哪些的具体应用吧。
按放置分: 水平、倾斜；
按转向分：顺时针、逆时针
水平传送带（同向运动）
PART 01
【问题1】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率顺时针转动.在A端无初速地放一个质量为m的物体,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
提出问题
01
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
v
t
v0
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
分类讨论
02
【问题2】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率顺时针转动。一个质量为m的物体从A端以速度v1滑上传送带,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
问题拓展
03
v1
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
分类讨论1: (v104
v0
v
t
v1
t
v
t
v0
t
v1
v
t
v0
t1
t
v1
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀减速
滑块一直做匀减速
滑块先做匀减速后匀速
分类讨论2: (v1>v0)
05
v
t
v0
t1
v1
t
v
t
v0
v1
t
v0
v
t
v1
t
水平传送带（反向运动）
PART 02
【问题2】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率逆时针转动.一个质量为m的物体从A端以速度v1滑上传送带,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
提出问题
01
v1
传送带 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v=0
v0
v=0
滑块一直做匀减速
滑块一直做匀减速
分类讨论
02
滑块先做匀减速后反向匀加速至v1
滑块先做匀减速后反向匀加速至v0 ,后做匀速
v
t
-v0
v1
t
v
-v0
t
v1
t
v
t
-v0
t1
v1
t
-v1
v
t
-v0
t1
v1
t
(v1(v1>v0)
水平传送带上的运动时间
PART 03
【问题】如图所示,传送带从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ,求物体从A运动到B需要的时间.
提出问题
01
v0
A
B
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速,设加速时间为t，则:
得：
v0
A
B
G
f
N
分类讨论
02
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，设加速时间为t，则:
得：
v0
A
B
G
f
N
分类讨论
02
【讨论3】若传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,之后由于不再受摩擦力而做匀速运动)
物体做匀加速时间为:
物体做匀加速位移为:
物体做匀速时间为:
物体从A到B的总时间为:
得：
v0
A
B
G
f
N
x1
G
N
x2
分类讨论
02
第四章
人教版 高中物理必修一
倾斜传送带模型
倾斜传送带（上传）
PART 01
【问题】如图,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带上A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，试分析滑块在传送带上的运动情况.
A
B
v0
G
f
N
【说明】对物体受力分析如图，要使物块能上传，必须满足:
提出问题
01
mgcosθ >mgsinθ,
即 >tanθ
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
分类讨论
02
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
v
t
v0
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
倾斜传送带（下传）
PART 02
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率逆时针转动.在传送带上A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，试分析滑块在传送带上的运动情况.
B
A
v0
f
G
N
(1)若μ＜tanθ
(2)若μ≥tanθ
提出问题
01
【说明】对物体受力分析如图，该问题对应两种不同情况：
传送带 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
分类讨论
02
B
A
v0
v=0
若μ＜tanθ，则先以a1加速后以a2加速（ a1>a2）
若μ≥tanθ，则先做匀加速后匀速
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
t2
v0
v
t1
v
t
t2
v0
t
倾斜传送带上的运动时间
（上传）
PART 03
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，且μ≥tanθ，求物体从A运动到B需要的时间.
A
B
v0
提出问题
01
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
分类讨论
02
对物体受力分析如图，则由牛顿第二定律可求出物块的加速度：
A
B
v0
G
f
N
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
A
B
v0
G
f
N
分类讨论
02
【讨论3】若传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,之后由于受静摩擦力而做匀速运动)
物体做匀加速时间为t1,则:
物体做匀加速位移为x1,则:
物体做匀速时间为:
物体运动的总时间为:
得：
得：
A
B
v0
分类讨论
02
倾斜传送带上的运动时间
（下传）
PART 04
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，求物体从A运动到B需要的时间.
B
A
v0
f
G
N
提出问题
01
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
对物体受力分析如图，则由牛顿第二定律可求出物块的加速度：
B
A
v0
f
G
N
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
分类讨论
02
B
A
v0
f
G
N
【讨论3】传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,接下来,有可能由于受静摩擦力而做匀速运动,也可能做另外的匀加速运动)
分类讨论
02
B
A
v0
(1)若μ＜tanθ
(2)若μ≥tanθ
【说明】对物体受力分析如图，该问题对应两种不同情况：
f
G
N
滑块从A运动到与传送带同速过程，加速度为：
加速时间为：
当滑块与传送带同速时，若μ＜tanθ，则滑块继续沿传送带向下做加速运动，其加速度为：
位移由
得
位移为：
情景1：μ＜tanθ
B
A
v0
总时间为：
当滑块与传送带同速时，若μ≥tanθ，则滑动摩擦力突变为静摩擦力，此后滑块沿传送带向下做匀速运动。
匀速运动的位移为：
匀速运动的时间为：
则滑块在传送带上总的运动时间为：
情景2：μ≥tanθ
B
A
v0
典例示范
例1 如图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v＝1 m/s的恒定速度运行，一质量为m＝4 kg的行李无初速的放在A处．已知该行李与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离l＝2 m，g取10 m/s2，求行李从A运送到B所用的时间t.
【答案】 2.5 s
【解析】 行李轻放在传送带上，开始是静止的，行李受滑动摩擦力而向右运动，设此时行李的加速度为a，由牛顿第二定律得μmg＝ma，解得a＝1.0 m/s2.设行李从速度为零运动至速度为1 m/s所用的时间为t1，所通过的位移为s1，则v＝at1，s1＝，
解得t1＝1 s，s1＝0.5 m.
行李速度达到1 m/s后与皮带保持相对静止，一起做匀速运动，设所用时间为t2，则t2＝＝1.5 s，所以行李从A运送到B所用时间为t＝t1＋t2＝2.5 s.
例2 某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝37°，传送带两端A、B之间的长度L＝11 m，传送带以v＝2 m/s的恒定速度向上运动．在传送带底端A轻轻放上一质量m＝2 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8.求货物从A端运送到B端所需的时间．(取g＝，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【答案】 8 s
【解析】 货物放在传送带上，开始相对传送带向下运动，故所受滑动摩擦力的方向沿传送带向上．货物由静止开始做初速度为0的匀加速直线运动．以货物为研究对象，由牛顿第二定律得μmg cos 37°－mg sin 37°＝ma
解得a＝0.4 m/s2
货物匀加速直线运动的时间t1＝＝5 s
货物匀加速直线运动的位移x1＝＝5 m经计算μmg cos 37°>mg sin 37°
故此后货物随传送带一起向上做匀速运动，运动的位移x2＝L－x1＝6 m
匀速运动的时间t2＝＝3 s
货物从A到B所需的时间t＝t1＋t2＝8 s.
针对训练1 [2022·江苏吴江汾湖高级中学月考]机场使用的货物安检装置如图所示，绷紧的传送带始终保持v＝2 m/s的恒定速率运动，AB为传送带水平部分且长度L＝9 m，现有一质量为m＝1 kg的背包(可视为质点)无初速度地放在水平传送带的A端，可从B端沿斜面
滑到地面．已知背包与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，g＝，下列说法正确的是( )
A．背包从A运动到B所用的时间为5 s
B．背包从A运动到B所用的时间为3 s
C．背包与传送带之间的相对位移为8 m
D．背包与传送带之间的相对位移为10 m
答案：A
解析：背包放在水平传送带上后，由滑动摩擦力产生加速度，由牛顿第二定律得μmg＝ma，可得a＝2 m/s2，背包达到传送带的速度v＝2m/s所用时间为t1＝＝ s＝1 s，此过程背包位移为x1＝t1＝1 m<9 m，共速后背包与传送带相对静止，没有相对位移，所以背包对于传送带的相对位移Δx＝vt1－x1＝2×1 m－1 m＝1 m，背包匀速运动的时间为t2＝＝s＝4 s，所以背包从A运动到B所用的时间为t＝t1＋t2＝5 s，故A项正确．
第四章
人教版 高中物理必修一
水平传送带模型
传送带在生活和生产中应用广泛，因该类问题能综合考查摩擦力和运动和能量等问题，故传送带问题在高中物理中出现的频率非常高，在高考试题中也经常出现，是我们学习和备考的重点。
常见的类型有以下几种：
课堂引入
传送带的分类
课堂引入
接下来我们一起来看看传送带问题有哪些的具体应用吧。
按放置分: 水平、倾斜；
按转向分：顺时针、逆时针
水平传送带（同向运动）
PART 01
【问题1】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率顺时针转动.在A端无初速地放一个质量为m的物体,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
提出问题
01
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
v
t
v0
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
分类讨论
02
【问题2】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率顺时针转动。一个质量为m的物体从A端以速度v1滑上传送带,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
问题拓展
03
v1
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
分类讨论1: (v1
v0
v
t
v1
t
v
t
v0
t
v1
v
t
v0
t1
t
v1
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀减速
滑块一直做匀减速
滑块先做匀减速后匀速
分类讨论2: (v1>v0)
05
v
t
v0
t1
v1
t
v
t
v0
v1
t
v0
v
t
v1
t
水平传送带（反向运动）
PART 02
【问题2】如图,传送带从A到B长度为L,以v0的速率逆时针转动.一个质量为m的物体从A端以速度v1滑上传送带,设物体与传送带间的动摩擦因数为μ,试分析滑块在传送带上的运动情况。
v0
A
B
提出问题
01
v1
传送带 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
v0
v
v0
v=0
v0
v=0
滑块一直做匀减速
滑块一直做匀减速
分类讨论
02
滑块先做匀减速后反向匀加速至v1
滑块先做匀减速后反向匀加速至v0 ,后做匀速
v
t
-v0
v1
t
v
-v0
t
v1
t
v
t
-v0
t1
v1
t
-v1
v
t
-v0
t1
v1
t
(v1
水平传送带上的运动时间
PART 03
【问题】如图所示,传送带从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ,求物体从A运动到B需要的时间.
提出问题
01
v0
A
B
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速,设加速时间为t，则:
得：
v0
A
B
G
f
N
分类讨论
02
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，设加速时间为t，则:
得：
v0
A
B
G
f
N
分类讨论
02
【讨论3】若传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,之后由于不再受摩擦力而做匀速运动)
物体做匀加速时间为:
物体做匀加速位移为:
物体做匀速时间为:
物体从A到B的总时间为:
得：
v0
A
B
G
f
N
x1
G
N
x2
分类讨论
02
第四章
人教版 高中物理必修一
倾斜传送带模型
倾斜传送带（上传）
PART 01
【问题】如图,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带上A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，试分析滑块在传送带上的运动情况.
A
B
v0
G
f
N
【说明】对物体受力分析如图，要使物块能上传，必须满足:
提出问题
01
mgcosθ >mgsinθ,
即 >tanθ
传送带长度 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动的v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
分类讨论
02
v0
v
v0
v0
v0
v0
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
滑块先做匀加速后匀速
v
t
v0
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
倾斜传送带（下传）
PART 02
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率逆时针转动.在传送带上A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，试分析滑块在传送带上的运动情况.
B
A
v0
f
G
N
(1)若μ＜tanθ
(2)若μ≥tanθ
提出问题
01
【说明】对物体受力分析如图，该问题对应两种不同情况：
传送带 滑块在传送带上的运动情景 滑块运动情况 滑块运动v-t图像
传送带刚够长
传送带不够长
传送带足够长
滑块一直做匀加速
滑块一直做匀加速
分类讨论
02
B
A
v0
v=0
若μ＜tanθ，则先以a1加速后以a2加速（ a1>a2）
若μ≥tanθ，则先做匀加速后匀速
v0
v
t
v
v
t
v0
t1
t2
v0
v
t1
v
t
t2
v0
t
倾斜传送带上的运动时间
（上传）
PART 03
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率顺时针转动.在传送带A端无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，且μ≥tanθ，求物体从A运动到B需要的时间.
A
B
v0
提出问题
01
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
分类讨论
02
对物体受力分析如图，则由牛顿第二定律可求出物块的加速度：
A
B
v0
G
f
N
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
A
B
v0
G
f
N
分类讨论
02
【讨论3】若传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,之后由于受静摩擦力而做匀速运动)
物体做匀加速时间为t1,则:
物体做匀加速位移为x1,则:
物体做匀速时间为:
物体运动的总时间为:
得：
得：
A
B
v0
分类讨论
02
倾斜传送带上的运动时间
（下传）
PART 04
【问题】如图所示,传送带与水平面夹角为θ,从A到B长度为L,传送带以v0的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m的物体,它与传送带间的动摩擦因数为μ，求物体从A运动到B需要的时间.
B
A
v0
f
G
N
提出问题
01
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时,速度仍小于传送带的速度)
对物体受力分析如图，则由牛顿第二定律可求出物块的加速度：
B
A
v0
f
G
N
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时,速度刚好等于传送带的速度)
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
得：
分类讨论
02
B
A
v0
f
G
N
【讨论3】传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度,接下来,有可能由于受静摩擦力而做匀速运动,也可能做另外的匀加速运动)
分类讨论
02
B
A
v0
(1)若μ＜tanθ
(2)若μ≥tanθ
【说明】对物体受力分析如图，该问题对应两种不同情况：
f
G
N
滑块从A运动到与传送带同速过程，加速度为：
加速时间为：
当滑块与传送带同速时，若μ＜tanθ，则滑块继续沿传送带向下做加速运动，其加速度为：
位移由
得
位移为：
情景1：μ＜tanθ
B
A
v0
总时间为：
当滑块与传送带同速时，若μ≥tanθ，则滑动摩擦力突变为静摩擦力，此后滑块沿传送带向下做匀速运动。
匀速运动的位移为：
匀速运动的时间为：
则滑块在传送带上总的运动时间为：
情景2：μ≥tanθ
B
A
v0
典例示范
例1 如图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v＝1 m/s的恒定速度运行，一质量为m＝4 kg的行李无初速的放在A处．已知该行李与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离l＝2 m，g取10 m/s2，求行李从A运送到B所用的时间t.
【答案】 2.5 s
【解析】 行李轻放在传送带上，开始是静止的，行李受滑动摩擦力而向右运动，设此时行李的加速度为a，由牛顿第二定律得μmg＝ma，解得a＝1.0 m/s2.设行李从速度为零运动至速度为1 m/s所用的时间为t1，所通过的位移为s1，则v＝at1，s1＝，
解得t1＝1 s，s1＝0.5 m.
行李速度达到1 m/s后与皮带保持相对静止，一起做匀速运动，设所用时间为t2，则t2＝＝1.5 s，所以行李从A运送到B所用时间为t＝t1＋t2＝2.5 s.
例2 某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝37°，传送带两端A、B之间的长度L＝11 m，传送带以v＝2 m/s的恒定速度向上运动．在传送带底端A轻轻放上一质量m＝2 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8.求货物从A端运送到B端所需的时间．(取g＝，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【答案】 8 s
【解析】 货物放在传送带上，开始相对传送带向下运动，故所受滑动摩擦力的方向沿传送带向上．货物由静止开始做初速度为0的匀加速直线运动．以货物为研究对象，由牛顿第二定律得μmg cos 37°－mg sin 37°＝ma
解得a＝0.4 m/s2
货物匀加速直线运动的时间t1＝＝5 s
货物匀加速直线运动的位移x1＝＝5 m
故此后货物随传送带一起向上做匀速运动，运动的位移x2＝L－x1＝6 m
匀速运动的时间t2＝＝3 s
货物从A到B所需的时间t＝t1＋t2＝8 s.
针对训练1 [2022·江苏吴江汾湖高级中学月考]机场使用的货物安检装置如图所示，绷紧的传送带始终保持v＝2 m/s的恒定速率运动，AB为传送带水平部分且长度L＝9 m，现有一质量为m＝1 kg的背包(可视为质点)无初速度地放在水平传送带的A端，可从B端沿斜面
滑到地面．已知背包与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，g＝，下列说法正确的是( )
A．背包从A运动到B所用的时间为5 s
B．背包从A运动到B所用的时间为3 s
C．背包与传送带之间的相对位移为8 m
D．背包与传送带之间的相对位移为10 m
答案：A
解析：背包放在水平传送带上后，由滑动摩擦力产生加速度，由牛顿第二定律得μmg＝ma，可得a＝2 m/s2，背包达到传送带的速度v＝2m/s所用时间为t1＝＝ s＝1 s，此过程背包位移为x1＝t1＝1 m<9 m，共速后背包与传送带相对静止，没有相对位移，所以背包对于传送带的相对位移Δx＝vt1－x1＝2×1 m－1 m＝1 m，背包匀速运动的时间为t2＝＝s＝4 s，所以背包从A运动到B所用的时间为t＝t1＋t2＝5 s，故A项正确．