浅谈传送带模型

  传送带模型是中学物理中用的比较多的一个模型,也是高考物理考查的一个热点,为了帮助同学们学好传送带模型,现浅谈如下:

  一、模型构建

  传送带是一种应用较广泛的传动装置,把物体放到运动者的传送带上,物体将在静摩擦力或滑动摩擦力的作用下被传送带输送到另一端,该装置即为传送带模型。

  二、模型条件

  1.传送带匀速或加速运动。

  2.物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上,物体与传送带之间有摩擦力。

  3.物体与传送带之间有相对滑动。

  四、传送带问题的求解难点及对策

  难点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问题模糊不清,容易出现问题。突破的方法是:正确理解摩擦力产生的条件,用假设法判断其有无和方向,掌握其大小和决定因素等。

  难点2:对于物体相对地面、相对传送带分别作什么样的运动判断错误。突破的方法是:灵活应用“力是改变运动状态的原因”这个理论依据,对物体的运动性质做出正确分析,正确判断物体和传送带的加速度、速度关系,画好草图物体和传送带的位移及两者之间的关系。

  难点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,出现能量不守恒的错误过程。对于匀速运动的传送带传送初速度为零的物体,传送带应提供两方面的能量,一是物体机械能的增加,二是物体与传送带间的摩擦所生成的热能(内能)。突破的方法是:分析滑动摩擦力做功情况,只要有滑动摩擦力做功的过程,必有内能转化。

  例2:物块M在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然转动,传送带转动的方向如图3所示,则传送带转动后( )

  A.物块将减速下滑

  B.物块仍匀速下滑

  C.物块受到的摩擦力变小

  D.物块受到的摩擦力变大

  分析:当传送带静止时,物块匀速下滑,物块受到的重力的分力和滑动摩擦力平衡,即mgsinθ= μmgcosθ;当传送带转动起来后,由于物块与传送带之间的运动方向相反,可判断物块受到的滑动摩擦力的方向并没有发生变化,仍然沿斜面向上,大小仍为μmgcosθ,物块受力仍然是平衡的,所以物块仍匀速下滑,选B。

  五、解�Q传送带问题的关键是学会分析

  传送带问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题两类。

  水平传送带问题求解的关键在于正确对物体所受的摩擦力进行判断。物体在传送带上可能受静摩擦力,也可能受滑动摩擦力;摩擦力可能是动力,也可能是阻力。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)的过程中是否和传送带速度相等,物体和传送带速度相等时刻是否是物体所受摩擦力发生突变的时刻,这样就可以确定物体运动的特点和规律,然后根据相应的规律进行计算。

  倾斜传送带问题因涉及斜面上物体的受力分析、牛顿运动定律、运动过程分析等较多知识,难度较大。求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定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。

  总之,解决传送带问题,对物体进行受力分析、运动分析是关键。

  (作者单位:西北工业大学航空学院)

  传送带模型是中学物理中用的比较多的一个模型,也是高考物理考查的一个热点,为了帮助同学们学好传送带模型,现浅谈如下:

  一、模型构建

  传送带是一种应用较广泛的传动装置,把物体放到运动者的传送带上,物体将在静摩擦力或滑动摩擦力的作用下被传送带输送到另一端,该装置即为传送带模型。

  二、模型条件

  1.传送带匀速或加速运动。

  2.物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上,物体与传送带之间有摩擦力。

  3.物体与传送带之间有相对滑动。

  四、传送带问题的求解难点及对策

  难点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问题模糊不清,容易出现问题。突破的方法是:正确理解摩擦力产生的条件,用假设法判断其有无和方向,掌握其大小和决定因素等。

  难点2:对于物体相对地面、相对传送带分别作什么样的运动判断错误。突破的方法是:灵活应用“力是改变运动状态的原因”这个理论依据,对物体的运动性质做出正确分析,正确判断物体和传送带的加速度、速度关系,画好草图物体和传送带的位移及两者之间的关系。

  难点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,出现能量不守恒的错误过程。对于匀速运动的传送带传送初速度为零的物体,传送带应提供两方面的能量,一是物体机械能的增加,二是物体与传送带间的摩擦所生成的热能(内能)。突破的方法是:分析滑动摩擦力做功情况,只要有滑动摩擦力做功的过程,必有内能转化。

  例2:物块M在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然转动,传送带转动的方向如图3所示,则传送带转动后( )

  A.物块将减速下滑

  B.物块仍匀速下滑

  C.物块受到的摩擦力变小

  D.物块受到的摩擦力变大

  分析:当传送带静止时,物块匀速下滑,物块受到的重力的分力和滑动摩擦力平衡,即mgsinθ= μmgcosθ;当传送带转动起来后,由于物块与传送带之间的运动方向相反,可判断物块受到的滑动摩擦力的方向并没有发生变化,仍然沿斜面向上,大小仍为μmgcosθ,物块受力仍然是平衡的,所以物块仍匀速下滑,选B。

  五、解�Q传送带问题的关键是学会分析

  传送带问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题两类。

  水平传送带问题求解的关键在于正确对物体所受的摩擦力进行判断。物体在传送带上可能受静摩擦力,也可能受滑动摩擦力;摩擦力可能是动力,也可能是阻力。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)的过程中是否和传送带速度相等,物体和传送带速度相等时刻是否是物体所受摩擦力发生突变的时刻,这样就可以确定物体运动的特点和规律,然后根据相应的规律进行计算。

  倾斜传送带问题因涉及斜面上物体的受力分析、牛顿运动定律、运动过程分析等较多知识,难度较大。求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定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。

  总之,解决传送带问题,对物体进行受力分析、运动分析是关键。

  (作者单位:西北工业大学航空学院)


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