高中物理传送带问题疑难突破

1 高中物理传送带问题疑难突破 摘要摘要 传送带问题是学生在高中物理学习中经常遇到的一类习 题 这类问题因考查的知识点较多 综合性较强 学生常常感觉棘 手 处理好传送带问题对学生在受力分析 运动状态的分析 力与 运动状态的联系以及能量问题的理解方面都很有帮助 并且对高中 物理的处理方法形成整体的框架大有裨益 关键词关键词 传送带 受力分析 速度 学生常常对传送带问题感觉棘手 传送带问题可以考察学生对 物体的运动情况的分析 匀变速直线运动的规律的应用 相对运动 问题的计算 摩擦力功的计算 动能定理的运用以及系统能的转化 和守恒的有关问题 是高中物理中经常遇到的一类习题 以传送带 为情景的问题因考查的知识点较多 综合性较强备受命题者的青睐 在教学中我们要有足够的重视 一 难点形成的原因 1 对于物体与传送带之间是否存在摩擦力 是滑动摩擦还是静 摩擦 摩擦力的方向如何等不会判断 这些问题之所以不会判断是 因为对摩擦力产生的条件和摩擦力方向判断等基础知识的模糊不清 2 传送带上的物体由于运动状态的改变会导致其受力情况发生 改变从而导致其运动性质发生改变 而同学们往往找不到其中发生 改变的转折点 2 3 传送带上运动的物体 既对地运动又对传送带运动 在利用 运动学公式列方程的时候 同学们容易混淆参考系 所选的物理量 有的是以地面为参考系 有的是以传送带为参考系 二 难点突破策略 1 让学生正确理解摩擦力产生的条件和方向的判断方法 摩擦力产生的条件 接触 接触面粗糙 相互挤压或弹性形 变 相对运动或相对运动趋势 四个条件并存才能产生摩擦力 关 于摩擦力方向判断有两中方法 一是摩擦力总要阻碍物体间的相对 运动或相对运动的趋势即摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动 趋势的方向相反 相对 这个词不能省略 好多同学都是以地面为 参考系物体向东 摩擦力就向西 其实我们讲的摩擦力的方向是 相对与之接触的物体 并不是永远都相对地面 二是可以用假设 法来判断摩擦力的有无和方向 此法主要是针对静摩擦力 因为静 摩擦力的判断比滑动摩擦力的判断难的多 我们可以假设某处存在 静摩擦力 然后看物体的运动状态与已知的状态是否一致 若一致 就说明此处存在静摩擦 若不一致则说明此处不存在静摩擦 2 物体在传送带上的运动往往 物体对地速度为零 或 物体 相对传送带速度为零 的时刻是物体受力情况和运动性质发生改变 的转折点 在此处我们要对物体重新受力分析判断物体的下一阶段 运动 3 参考系的选取是任意的 但同一个运动学公式中所有物理量 必须是针对同一个参考系的 3 传送带的类型往往有两种类型 一种是水平传送带 一种是倾 斜的传送带 物体运动速度和传送带同向时 转折点是和传送带同 速时 这种情况只要讲一次同学们就能掌握的很好 但是当物体运 动速度和传送带反向时同学们理解有点困难 因为它有两个转折点 一是对地速度为零一是和传送带同速 同学们往往很难把握 倾斜 传送带比水平传送带要更复杂一些 同学们往往容易犯的错误是受 水平传送带的影响 认为当物体和传送带同速时物体就和传送带一 起匀速运动了 忽略了重力沿斜面向下的分力的作用 以下是我们 总结的有关传送带问题的典型例题 三 传送带问题经典范例 例中皮带足够长 水平传送带 1 物体对地初速度为零 轻放在传送带上 传送带匀速运动 物体没有初速度 传送带在下面做匀速运 动 物体相对传送带向后运动 所以物体 受到向前的滑动摩擦力 在向前的滑动摩擦力的作用下物体对地做 初速度为零的匀加速运动 当物体速度达到和传送带的速度相等时 临界点 没有了相对运动也没有相对运动的趋势 物体不再受摩 擦力 物体和传送带一起向前做匀速运动 2 物体对地初速度不为零和传送带速度同向 4 a 物体速度小于传送带的速度 由于物体的速度小于传送带的速度且同向 物体相对传送带仍 向后运动 和 1 中情况相同 物体在摩擦力的作用下先对地做匀 加速运动后和传送带一起匀速运动 b 物体的速度大于传送带带的速度 物体的速度大于传送带的速度时 物体相 对传送带向前运动 受向后的滑动摩擦力 在滑动摩擦力的作用下对地做匀减速运动 当物体的速度减到和传送带速度相同时 不再受摩擦力 和传送带 一起向前做匀速运动 c 物体的速度等于传送带的速度 由于二者速度相同 物体直接和传送带一起做匀速运动 3 物体对地初速度不为零和传送带速度反向 此种情况下无论物体的速度是小于 等于还是大于传送带的速 度 由于它们速度反向 如图所示物体相对传送带都是向右运动的 受向左的滑动摩擦力 在摩擦力的作用下 物体对地向右做匀减速 运动直到速度减为零 又返回来向左做匀加速运动 初速度小于传 送带速度的反回到出发点的速度大小和初速度大小相同 类似于竖 直上抛运动 初速度大小等于传送带速度的回到出发点速度恰和传 送带速度相同 初速度大于传送带速度的在未回到出发点前速度就 已增加到和传送带相同 5 二 倾斜传送带 1 从顶端轻放物体 传送带逆时针转 由于物体没有初速度而传送带有斜向下的速度 物体相对传送 带斜向上滑动 受斜向下的滑动摩擦力 这样物体在沿斜面方向上 所受的合力为重力沿斜面向下的分力和向下的滑动摩擦力 物体对 地斜向下以 a gsin gcos 做匀加速运动 当物体速度增加到和 传送带相同时 物体仍受沿斜面向下重力的分力 物体相对传送带 有向下运动的趋势 此时要判断重力沿斜面向下的分力与物体和传 送带之间的最大静摩擦力的关系 若 tan 物体将向下滑动受 沿斜面向上的滑动摩擦力 物体会以 a gsin gcos 继续沿斜面 向下加速 若 tan 物体只有沿斜面向下运动的趋势受沿斜面 向上的静摩擦力 物体将和传送带相对静止一起向下匀速运动 2 从顶端轻放物体 传送带顺时针转 由于物体没有初速度而传送带有斜向上的速度 物体相对传送 带沿斜面向下滑动 受向上的滑动摩擦力 若 tan 物体会以 a gsin gcos 沿斜面向下加速 若 tan 物体静止不动 若 6 tan 物体将向上脱离传送带 3 从底端轻放物体 传送带顺时针转 由于物体没有初速度而传送带有斜向上的速度 物体相对传送 带向下滑动受沿斜面向上的滑动摩擦力 若 tan 物体受沿斜 面向上的合力物体要以 a gcos gsin 向上做加速运动 当物体 速度加速到和传送带速度相同时 物体相对传送带静止 一起向上 做匀速运动 若 tan 物体静止不动 若 tan 物体会直接 从传送带下端滑下去 四 点滴感悟 要