物理:4.6《牛顿运动定律应用一》学案(新人教必修1)
物理:4.6《牛顿运动定律应用一》学案(新人教必修1)第2页

  做匀速直线运动.设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,AB间距离l=12m,(g取10m/s2)。(1)求行李做匀加速直线运动的时间;(2)如果提高传送带的运行速率,行李能较快地传送到B处,求行李从A处传到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。

  

解析 行李的运动由行李的受力情况决定,而其受力又与它的运动状态有关。由于有相对运动传送带开始给行李一个向右的摩擦力,使行李做加速运动,当传送带与行李速度相等,物体间没有相对运动趋势,摩擦力立即消失,行李做匀速运动。因此本题关键要明确传送带开始做匀速运动的特点,然后根据牛顿运动定律和运动学公式进行计算。对行李受力分析如图4-6-2所示,当行李速度为v时物体与传送带没有相对速度,Ff变为零,物体开始匀速运动。

(1)行李受到的滑动摩擦力Ff=μFN=μmg=ma,a=μg=1m/s2,vt=at,t=4s,x1=8m,还剩下4m是匀速运动,t2=1s,t总=5s。

  (2)如果行李从A到B一直做匀加速运动,则行李运动时间最短。由公式l=at2/2

  代入数值得tmin=4.9s,传送带对应的最小运行速率

  vmin=atmin=4.9m/s。

  

拓展 物体在传送带上的运动,往往因运动状态的变化引起受力情况的变化,所以一定要将运动过程分析清楚,同时把受力情况分析清楚。本题目中如果B轮比A轮低,物体刚放上皮带时摩擦力是动力,到物体与皮带速度相同时,就有两种可能:若重力的下滑分力大于最大静摩擦力,物体还会继续加速;若重力的下滑分力小于或等于最大静摩擦力,物体就与皮带一起匀速运动。

例2 如图4-6-3示,一个滑雪运动员沿与水平成30°斜坡滑下,坡长400m,设下滑时运动员下滑时没有使用滑雪杆,他受到的平均阻力(包括摩擦力和空气阻力)为下滑分力的1/5,求运动员从静止开始到达坡底时的速度和时间。