劉振和 劉卓安

(1.陜西省寶雞中學(xué) 2.陜西省寶雞市長(zhǎng)嶺中學(xué))

傳送帶類習(xí)題可以考查學(xué)生的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析能力,考查學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解水平和應(yīng)用能力,考查學(xué)生模型構(gòu)建、分析論證和科學(xué)推理等科學(xué)思維能力.該類習(xí)題由于涉及的核心知識(shí)點(diǎn)比較多,是高考備考的一個(gè)熱點(diǎn),同時(shí)由于思維能力要求比較高,命題靈活度比較大,對(duì)學(xué)生來說也是一個(gè)難點(diǎn).

1 傳送帶類習(xí)題總體分析要點(diǎn)

1.1 選好切入點(diǎn):根據(jù)初始條件對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析

對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析,特別是物體與傳送帶存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),其實(shí)質(zhì)是對(duì)物體進(jìn)行受力分析,確定其后續(xù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是突破此類問題的基本切入點(diǎn).

1.2 明確關(guān)鍵點(diǎn):對(duì)物體所受的摩擦力進(jìn)行正確分析與判斷

物體受不受傳送帶的摩擦力,受到的是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,力的方向如何,會(huì)不會(huì)發(fā)生突變,是摩擦力分析的關(guān)鍵點(diǎn).突破了這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),才可能確定物體所受的合外力,進(jìn)而確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.

1.3 預(yù)防易錯(cuò)點(diǎn):臨界情況下摩擦力的突變分析

一般來說,當(dāng)物體和傳送帶速度相同時(shí),是物體受力和運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài),物體所受摩擦力往往會(huì)在此時(shí)發(fā)生突變,此狀態(tài)下物體的加速度也會(huì)發(fā)生突變,此后的運(yùn)動(dòng)情況會(huì)隨之發(fā)生變化.不能準(zhǔn)確分析此處的突變,是學(xué)生解題時(shí)的問題所在.

2 傳送帶類習(xí)題難點(diǎn)突破策略

要準(zhǔn)確處理傳送帶問題,除了深入理解基本規(guī)律,具備分析問題的基本能力外,還要使用一些解決問題的策略和技巧,從而提升問題解決的準(zhǔn)確度,少走彎路,減少錯(cuò)誤.

2.1 準(zhǔn)確分段研究,把握運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)

圖1

A.物塊在皮帶上滑動(dòng)時(shí)加速度大小是2m·s-2

B.物塊經(jīng)t＝2s速度減為零

C.物塊能滑過B輪

D.物塊返回到A輪時(shí)速度大小仍是3m·s-1

因此物塊向左做減速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A 正確.

物塊速度減為零的時(shí)間

故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.

從滑上皮帶到速度減為零時(shí)物塊的位移

所以物塊不能滑過B輪,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.

速度減為零后,物塊仍受到皮帶向右的滑動(dòng)摩擦力,開始反向加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度增加到與皮帶相同時(shí),即速度為2m·s-1時(shí),物塊與皮帶相對(duì)靜止,不再受皮帶的摩擦力,此后做勻速運(yùn)動(dòng),所以返回到A輪時(shí)的速度大小是2m·s-1,故選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.

答案A.

2.2 挖掘隱含條件,確定受力突變

圖2

A.小物塊剛滑上傳送帶時(shí)的加速度大小為7.5 m·s-2

B.小物塊在傳送帶上向上滑行的最遠(yuǎn)距離為4.8m

C.小物塊在傳送帶上向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小不可能是7.5m·s-2

D.小物塊從滑上傳送帶到返回傳送帶底端一共用時(shí)1.8s

則加速度大小為a1＝gsin30°+μgcos30°＝7.5 m·s-2,故選項(xiàng)A 正確.

小物塊速度減為0時(shí),向上滑行的距離最遠(yuǎn),最遠(yuǎn)距離為

小物塊向下加速時(shí),相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng),受到的滑動(dòng)摩擦力與上滑時(shí)相同,合外力和向上減速時(shí)相同,所以加速度為a2＝a1＝7.5m·s-2,加速到與傳送帶共速所需時(shí)間

答案A.

2.3 細(xì)化相對(duì)運(yùn)動(dòng),確定劃痕長(zhǎng)度

圖3

(1)傳送帶從A到B的長(zhǎng)度;

(2)煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長(zhǎng)度.

(2)煤塊速度小于傳送帶時(shí),其相對(duì)于傳送帶位移大小

答案(1)16m.(2)5m.

圖4

2.4 剖析運(yùn)動(dòng)圖像,獲取關(guān)鍵信息

圖5

A.傳送帶的速度為4m·s-1

B.物塊上升的豎直高度為0.96m

C.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5

D.物塊所受摩擦力方向一直與物塊運(yùn)動(dòng)方向相反

解得μ＝0.5,選項(xiàng)C 正確;在0～0.2s內(nèi),摩擦力方向與物塊的運(yùn)動(dòng)方向相反,0.2s時(shí)物塊與傳送帶速度相同,滑動(dòng)摩擦力方向突變,0.2～1.2s內(nèi),摩擦力方向與物塊的運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.

答案B、C.

2.5 動(dòng)靜結(jié)合分析,研究多物體傳送帶問題

圖6

A.工件在傳送帶上時(shí),先受到向上的摩擦力,后不受摩擦力

B.兩個(gè)工件間的最小距離為0.2m

C.傳送帶上始終有8個(gè)工件

D.傳送帶滿載時(shí)與空載時(shí)相比,電機(jī)對(duì)傳送帶的牽引力增大了50N

答案B、D.

傳送帶類習(xí)題是力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的經(jīng)典問題,深入研究傳送帶問題不僅可以使學(xué)生積累分析問題的經(jīng)驗(yàn),掌握解決問題的技巧,也可以加深學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的理解,幫助他們把握牛頓運(yùn)動(dòng)定律的本質(zhì),還對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的深刻性、發(fā)散性、敏銳性和創(chuàng)造性有積極的作用.

(完)