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传送带问题的突破口

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传送带问题困扰着很多学生,其难点形成的原因在于:多个物体的相对分析,摩擦力类型的探究,临界态与摩擦生热等。对刚上高一(学习牛顿三大定律时)的学生而言,传送带类问题的难度的确不小。

传送带是应用广泛的一种传动装置,以其为素材的问题以真实物理现象为依据,它既能训练学生的科学思维,又能联系科学、生产和生活实际,是很好的能力考查型试题,这类试题大都具有物理情景模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点,是历年高考考查的热点,也是广大考生的难点。

从笔者教学来看,困扰学生们的地方在如下几点:

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,思路不清晰,导致做功、摩擦生热等问题分析不透彻;

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。

在以上三个难点中,高中物理网认为第1个难点应属于易错点,突破方法是先让学生正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等等。除了课堂听老师的分析,认真做好笔记,学生们在课下还要看看摩擦力的基本性质和动、静两类摩擦力的判定,做到准确灵活地分析摩擦力的有无、大小和方向。

摩擦力的产生条件是:第一物体间相互接触、挤压 第二接触面不光滑、第三物体间有相对运动趋势或相对运动。

若传送带是倾斜方向的,情况就更为复杂了,因为在运动方向上,物体要受重力沿斜面的下滑分力作用,该力和物体运动的初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向。

解决传送带问题,首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析,分清物体所受摩擦力是阻力还是动力;其二是对物体进行运动状态分析,即由静态→动态→终态分析和判断,对其全过程做出合理分析、推论,进而从力的观点、动量观点、能量转化守恒角度去思考,挖掘题中隐含的条件和关键语句,从而找到解题突破口和切入点。

高中物理网编辑推荐给大家一道典型题(括号中为力学组王尚老师的解释),把这个题搞明白,基本的传送带问题就差不多了。

 

物块从曲面上的A点自由滑下,通过粗糙、静止、水平的传送带后落到地面上的P点,若传送带沿逆时针方向转动起来,再把物块放到A点,让其自由滑下,那么 [ ]

A.物块将仍落在P点

B.物块将会落在P点的左边

C.物块将会落在P点的右边

D.物块可能落不到地面上

学生问题:我们讲过的一道物理问题,但是我们老师没给我讲明白,偶然看到您的网站,我觉得您肯定见过这个题,肯定能给讲明白,希望得到您的帮助,谢谢。

我的理解,静止时,木块落在P点,这没什么好说的。

逆时针时,木块与皮带之间的滑动摩擦力没变,但是作用时间变长了啊(时间没有变化,时间由速度决定,t=x/v;而速度由加速度决定,加速度由摩擦力决定,摩擦力没变,任何一个时刻的加速度与速度都没有变化,因此时间没有变化),所以冲量变大,动量的变化量变大,所以应该落在P点左侧。

顺时针时,如果皮带速度很大,木块落到右侧没问题,但是如果皮带速度小,(皮带轮的速度,不会影响到摩擦力,继而不会影响到木块的加速度、速度与水平运行时间)

皮带对木块的冲量变小了啊,动量的变化量也变小啊,应该落在右侧啊!

从动能的变化来看:静止时,没问题,而且每次达到皮带的时候动能都相等!

逆时针时,木块收到的滑动摩擦力没变,但是和皮带之间的相对位移变大了(做功与相对位移没有任何关系,其定义W=Fscosa中的s不是相对位移;往往是依照地面为参考系的。建议你好好思考,不懂问问你的物理老师;以下解释相同),动能减小的多了,应该落在左侧啊!

顺时针时,皮带速度大,落在右侧没问题,皮带速度小,木块与皮带之间的相对位移变小,动能减少的少了,所以还是应该落在右侧啊!

不知道我说清楚我的意思没有,请王老师给解答一下,我在网上看到由相关的解答,但是都没看懂,谢谢王老师!

附:临界态的寻找方法

当物体的运动从一种现象到另一种现象或从一种状态到另一种状态时必定有一个转折点,这一转折点对应的状态叫临界状态,临界状态必须满足的条件叫临界条件。解决这类临界极值问题时,判断相关物理量的转折点(如受力突变、速度方向相对地或传送带发生变化等),找出临界条件,并建立临界方程是这类问题的突破口。

参考文献

受力分析http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/31.html

 

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