《创新课堂》第四章 运动和力的关系 专题强化9 传送带模型 课件 高中物理必修第一册(人教版)同步讲练测

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《创新课堂》第四章 运动和力的关系 专题强化9 传送带模型 课件 高中物理必修第一册(人教版)同步讲练测

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(共38张PPT)
专题强化9 传送带模型
1.会对传送带上的物体进行受力分析。
2.掌握解决传送带上的物体的运动问题的方法。
素养目标
01
强化点一 水平传送带模型
02
强化点二 倾斜传送带模型
03
课时作业
目 录
01
PART
强化点一
水平传送带模型
1. 分析流程
2. 水平传送带常见类型及物体运动情况
类型 物体运动情况
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速
(2)v0=v时,一直匀速
(3)v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速
(1)传送带较短时,物体一直减速到达左端
(2)传送带足够长时,物体先向左减速再向右加速回到右端
【例1】  〔多选〕(2025·辽宁葫芦岛高一期末)如图,A、B为水平传送
带的两个端点,当传送带静止时,物块P(可视为质点)从A端点以初速度
v=4 m/s向左滑动,经2 s恰好滑到B端。当传送带运动时始终保持v0=2 m/s
的恒定速率运行,g取10 m/s2。物块P从A端点以初速度v=4 m/s向左滑动过
程中,则下列说法正确的是(  )
A. 物块P与传送带之间的动摩擦因数为0.2
B. 传送带顺时针转动时,物块P不能到达B端点
C. 传送带逆时针转动时,物块P从A到B端点的时间为1.5 s
D. 传送带逆时针转动时,物块P在传送带上留下的摩擦痕迹长度为1 m



解析:传送带静止时物块的加速度a== m/s2=2 m/s2,物块P与传送带
之间的动摩擦因数为μ==0.2,选项A正确;传送带顺时针转动时,物块
P在传送带上做减速运动的加速度仍为2 m/s2不变,初速度不变,则物块P
仍能恰好到达B端点,选项B错误;传送带的长度L=t=4 m,传送带逆时
针转动时,物块P先做减速运动,当与传送带共速时用时间t1==1 s,
位移x1=t1=3 m,然后匀速的时间t2==0.5 s,故物块P从A到B端
点的时间为1.5 s,选项C正确;传送带逆时针转动时,物块P在传送带上留
下的摩擦痕迹长度为Δx=x1-v0t1=1 m,选项D正确。
【例2】 如图所示,传送带保持以1 m/s的速度顺时针转动。现将一定质
量的煤块从离传送带左端很近的A点轻轻地放上去,设煤块与传送带间的
动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距离L=2.5 m,g取10 m/s2,求:
(1)煤块从A点运动到B点所经历的时间;
答案:3 s 
解析:对煤块,根据题意得a==μg=1 m/s2,当速度达到1 m/s时,所
用的时间t1== s=1 s,通过的位移x1==0.5 m<2.5 m。在
剩余位移x2=L-x1=2.5 m-0.5 m=2 m中,因为煤块与传送带间无摩擦
力,所以煤块以1 m/s的速度随传送带做匀速运动,所用时间t2==2 s,
因此煤块从A点运动到B点所经历的时间t=t1+t2=3 s。
解析:煤块在传送带上留下的痕迹长度为二者的相对位移,发生在二者相
对运动的过程。
在前1 s时间内,传送带的位移x1'=vt1=1 m,
煤块相对地面运动的位移x2'=a=0.5 m,
故煤块相对传送带的位移Δx=x1'-x2'=0.5 m,
所以煤块在传送带上留下的痕迹的长度为0.5 m。
(2)煤块在传送带上留下的痕迹的长度。
答案: 0.5 m
方法归纳
分析求解水平传送带问题的注意事项
(1)摩擦力的突变,常常导致物体的受力情况和运动性质的突变。
(2)静摩擦力达到最大值,是物体和传送带恰好保持相对静止的临界
状态。
(3)物体与传送带的速度达到相同时,滑动摩擦力要发生突变(滑动摩
擦力为0或变为静摩擦力)。
1. 如图所示,水平传送带保持v=1 m/s的速度顺时针转动。现将一质量m
=1 kg的小物体轻轻地放在传送带的a点上,物体与传送带间的动摩擦因数
μ=0.1,a、b间的距离L=2 m,g=10 m/s2。下列说法正确的是(  )
A. 物体以1 m/s2的加速度从a点匀加速运动到b点
B. 物体运动到b点时的速度为2 m/s
C. 物体与传送带相对滑动的位移为2 m
D. 物体从a点运动到b点所经历的时间为2.5 s

解析:物体做匀加速运动时的加速度a=μg=1 m/s2,物体达到与传送带共速的过程中运动的位移x==0.5 m<L,所以物体先匀加速运动,后匀速运动,到达b点时的速度为1 m/s,故A、B错误;物体相对传送带滑动的时间t1==1 s,物体与传送带相对滑动的位移Δx=vt1-x=0.5 m,故C错误;物体匀速运动的时间t2==1.5 s,物体从a点运动到b点所经历的时间t=t1+t2=2.5 s,故D正确。
02
PART
强化点二
倾斜传送带模型
倾斜传送带常见类型及物体运动情况
类型 物体运动情况
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(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
类型 物体运动情况
(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
(4)可能一直匀速
(5)可能先减速后匀速
(6)可能一直减速
类型 物体运动情况
(1)可能一直加速
(2)可能一直匀速
(3)可能一直减速
(4)可能先减速后返回
①v0≤v时,返回速度为v0
②v0>v时,返回速度为v
【例3】 如图所示,传送带与水平地面的夹角θ=37°,AB的长度为64
m,传送带以20 m/s的速度沿逆时针方向转动,在传送带上端A点无初速度
地放上一个质量为8 kg的物体(可视为质点),它与传送带之间的动摩擦
因数为0.5,求物体从A点运动到B点所用的时间。(sin 37°=0.6,cos
37°=0.8,g=10 m/s2)
答案:4 s
解析:开始时物体下滑的加速度
a1=g(sin 37°+μcos 37 °)=10 m/s2,
物体运动到与传送带共速的时间t1== s=2 s,
下滑的距离x1=a1=20 m;
由于tan 37°=0.75>0.5,故物体2 s后继续加速下滑,
此时a2=g(sin 37°-μcos 37 °)=2 m/s2,
x2=x-x1=44 m,
根据x2=vt2+a2,
解得t2=2 s。故物体从A点运动到B点所用时间t=t1+t2=4 s。
方法归纳
  倾斜传送带向下传送物体,当物体加速运动到与传送带速度相等
时:(1)若μ≥tan θ,物体随传送带一起匀速运动;(2)若μ<tan
θ,物体不能与传送带相对静止,将以较小的加速度a=gsin θ-μgcos
θ继续加速运动。
2. 〔多选〕如图甲,一倾斜的传送带顺时针以速率v匀速转动,将一物块
无初速度地放到传送带底端,物块经过先加速后匀速到达顶端;如图乙,
同一倾斜的传送带逆时针以相同速率v匀速转动,将同一物块无初速度地放
到传送带顶端,则(  )
A. 图乙情况中物块将一直加速到底端
B. 图乙情况中物块仍然先加速后匀速到底端
C. 甲和乙两种情况,物块在传送带上运动时间相同
D. 甲和乙两种情况,物块在传送带上加速位移不同


解析: 设传送带轮两轴之间的距离为L,图甲中物块经过先加速后匀
速到达顶端,说明滑动摩擦力大于重力沿传送带向下的分力,所以图乙情
况中经过加速后受力能平衡,则平衡后做匀速运动,即图乙情况中物块仍
然先加速后匀速到达底端,A错误,B正确;图甲情况中,由牛顿第二定律
可知Ff-mgsin θ=ma1,由公式得加速时间t1==,加速的位移x甲=
,匀速运动所用的时间t1'=,图乙情况中,由牛顿第二定律可知Ff
+mgsin θ=ma2,由公式得加速时间t2==,加速的位移x乙=,匀速
运动所用的时间t2'=,由于a2>a1可知x甲>x乙,D正确;物块在图甲中的传送带上先加速后匀速的总时间t甲=t1+t1',整理解得t甲=+,同理可得t乙=+,由于a2>a1可知t甲>t乙,C错误。
03
PART
课时作业
1. 如图所示,一足够长的水平传送带以恒定的速度顺时针转动。将一物体
轻轻放在皮带左端,则物体速度大小v、加速度大小a、所受摩擦力的大小
Ff以及位移大小x随时间的变化关系正确的是(  )
1
2
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5
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解析:在前t1时间内物体受到向右的滑动摩擦力而做匀加速直线运动,当速度与传送带速度相同后,物体不受摩擦力而做匀速直线运动。可知,v-t图像先是倾斜直线后是水平直线,a-t图像先是水平直线后为0,Ff-t图像先是水平直线后为0,x-t图像先是曲线后是倾斜直线。故A正确,B、C、D错误。
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4
5
6
2. 〔多选〕如图所示,一足够长的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方
向运动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面。物体以恒定的速率
v2沿直线向左滑上传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面上,此时速
率为v2',则下列说法正确的是(  )
A. 若v1<v2,则v2'=v1
B. 若v1>v2,则v2'=v2
C. 不管v2多大,总有v2'=v2
D. 只有v1=v2时,才有v2'=v1


1
2
3
4
5
6
解析:由于传送带足够长,物体先减速向左滑行,直到速度减为零,然后在滑动摩擦力的作用下向右运动,分两种情况:①若v1≥v2,物体向右运动时一直加速,当v2'=v2时,离开传送带。②若v1<v2,物体向右运动时先加速,当速度增大到与传送带的速度相等时,物体还在传送带上,此后不受摩擦力,物体与传送带一起向右匀速运动,此时有v2'=v1,故选项A、B正确,C、D错误。
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6
3. 如图所示为快递传送带的简化模型,水平传送带以2 m/s的恒定速率顺时
针转动,A、B间的距离为4.25 m,物品与传送带间的动摩擦因数μ=0.8。
将一可视为质点的物品轻放在水平传送带的左端A处,重力加速度g取10
m/s2。下列说法正确的是(  )
A. 物品在传送带上一直做加速运动
B. 物品经过0.25 s到达B端
C. 物品相对于传送带的位移为0.25 m
D. 若仅使传送带的速率增大,物品在传送带上受到的摩擦
力也增大

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3
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5
6
解析: 物品刚放上传送带时的加速度a==8 m/s2,设物品到达B端
前已经与传送带共速,则加速时间t1== s=0.25 s,加速过程通过的位
移x1=t1=0.25 m<4.25 m,假设成立,共速后物品做匀速运动的时间t2
== s=2 s,故物品从A端到B端所用时间t=t1+t2=2.25 s,故
A、B错误;物品相对于传送带的位移Δx=x传-x1=vt1-x1=2×0.25 m-
0.25 m=0.25 m,故C正确;若仅使传送带的速率增大,物品在传送带上
受到的摩擦力f=μmg,可知受到的摩擦力保持不变,故D错误。
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6
4. 如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0匀速逆时针运
动,在传送带的上端轻轻地放上一个质量为m的小木块,小木块与传送带
间的动摩擦因数μ<tan θ,则下列图中能客观地反映小木块的速度随时间变
化关系的是(  )

1
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3
4
5
6
解析:开始时小木块相对传送带向上运动,滑动摩擦力沿传送带向下,则小木块的加速度a1=gsin θ+μgcos θ,则第一阶段木块沿传送带向下做匀加速直线运动,因传送带足够长,则木块和传送带能够共速,共速时,因μ<tan θ,之后木块将继续加速,加速度a2=gsin θ-μgcos θ,综上所述,木块先以a1做匀加速直线运动,后以a2做匀加速直线运动,且a1>a2,故A、B、C错误,D正确。
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5. 如图甲所示,一木块沿一与水平面夹角为α且表面粗糙的传送带运动,
其v-t图像如图乙所示,已知传送带以速
率v0逆时针转动,传送带足够长,木块
与传送带间的动摩擦因数为μ。则下列
说法正确的是(  )
A. v-t图像描述的是木块以一定的初速度从传送带的底端开始向上的运动
B. 从v-t图像可知木块的初速度大于v0
C. 从v-t图像可知木块与传送带间的动摩擦因数μ>tan α
D. 从v-t图像可以得出木块运动过程中的速度一定有等于v0的时刻

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解析:从v-t图像可知木块先做加速度较大的加速运动,后做加速度较小的加速运动,则知木块所受摩擦力先沿传送带向下,后沿传送带向上,可知v-t图像描述的是木块以一定的初速度从传送带的顶端开始向下的运动,当木块与传送带速度相同时,加速度大小改变,所以木块的初速度小于v0,木块运动过程中的速度一定有等于v0的时刻,因木块先做加速度较大的加速运动,后做加速度较小的加速运动,则可知mgsin α>μmgcos α,即木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan α,故A、B、C错误,D正确。
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6. 如图所示,倾斜传送带与水平面夹角θ=37°,两轮间距离即A、B两点
间长度L=16 m,传送带以v=3 m/s的恒定速率顺时针转动。现有一质量m
=0.5 kg的物块以初速度v0=1 m/s由底端A处冲上传送带,已知物块与传送
带之间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos
37°=0.8。求:
(1)从物块冲上传送带开始计时,经6 s时物块的速度大小;
答案:3 m/s 
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解析:对物块受力分析,由牛顿第二定律得
μmgcos θ-mgsin θ=ma,解得a=0.4 m/s2
物块与传送带相对静止所用时间t1==5 s
前5 s物块运动的位移
x1=t1=t1=10 m<L=16 m
因μ>tan θ,所以5 s后物块随传送带一起匀速运动,故6 s时物块的速度为3
m/s。
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(2)物块从A运动到B所用的时间。
答案:7 s
解析:物块匀速运动的位移x2=L-x1=6 m,匀速运动的时间t2==2 s,
物块从A运动到B所用的时间t=t1+t2=7 s。
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THANKS
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