傳送帶類習題難點突破策略

劉振和 劉卓安

(1.陜西省寶雞中學 2.陜西省寶雞市長嶺中學)

傳送帶類習題可以考查學生的受力分析和運動分析能力,考查學生對運動學規律和牛頓運動定律的理解水平和應用能力,考查學生模型構建、分析論證和科學推理等科學思維能力.該類習題由于涉及的核心知識點比較多,是高考備考的一個熱點,同時由于思維能力要求比較高,命題靈活度比較大,對學生來說也是一個難點.

1 傳送帶類習題總體分析要點

1.1 選好切入點:根據初始條件對物體進行運動分析

對物體的運動進行分析,特別是物體與傳送帶存在相對運動時,其實質是對物體進行受力分析,確定其后續運動的轉折點是突破此類問題的基本切入點.

1.2 明確關鍵點:對物體所受的摩擦力進行正確分析與判斷

物體受不受傳送帶的摩擦力,受到的是靜摩擦力還是滑動摩擦力,力的方向如何,會不會發生突變,是摩擦力分析的關鍵點.突破了這個關鍵點,才可能確定物體所受的合外力,進而確定物體的運動情況.

1.3 預防易錯點:臨界情況下摩擦力的突變分析

一般來說,當物體和傳送帶速度相同時,是物體受力和運動的臨界狀態,物體所受摩擦力往往會在此時發生突變,此狀態下物體的加速度也會發生突變,此后的運動情況會隨之發生變化.不能準確分析此處的突變,是學生解題時的問題所在.

2 傳送帶類習題難點突破策略

要準確處理傳送帶問題,除了深入理解基本規律,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確度,少走彎路,減少錯誤.

2.1 準確分段研究,把握運動細節

圖1

A.物塊在皮帶上滑動時加速度大小是2m·s-2

B.物塊經t＝2s速度減為零

C.物塊能滑過B輪

D.物塊返回到A輪時速度大小仍是3m·s-1

因此物塊向左做減速運動,故選項A 正確.

物塊速度減為零的時間

故選項B錯誤.

從滑上皮帶到速度減為零時物塊的位移

所以物塊不能滑過B輪,故選項C錯誤.

速度減為零后,物塊仍受到皮帶向右的滑動摩擦力,開始反向加速運動,當速度增加到與皮帶相同時,即速度為2m·s-1時,物塊與皮帶相對靜止,不再受皮帶的摩擦力,此后做勻速運動,所以返回到A輪時的速度大小是2m·s-1,故選項D 錯誤.

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距離為4.8m

C.小物塊在傳送帶上向下運動時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1.8s

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

小物塊速度減為0時,向上滑行的距離最遠,最遠距離為

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

答案A.

2.3 細化相對運動,確定劃痕長度

圖3

(1)傳送帶從A到B的長度;

(2)煤塊從A運動到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長度.

(2)煤塊速度小于傳送帶時,其相對于傳送帶位移大小

答案(1)16m.(2)5m.

圖4

2.4 剖析運動圖像,獲取關鍵信息

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摩擦因數為0.5

D.物塊所受摩擦力方向一直與物塊運動方向相反

解得μ＝0.5,選項C 正確;在0～0.2s內,摩擦力方向與物塊的運動方向相反,0.2s時物塊與傳送帶速度相同,滑動摩擦力方向突變,0.2～1.2s內,摩擦力方向與物塊的運動方向相同,選項D 錯誤.

答案B、C.

2.5 動靜結合分析,研究多物體傳送帶問題

圖6

A.工件在傳送帶上時,先受到向上的摩擦力,后不受摩擦力

B.兩個工件間的最小距離為0.2m

C.傳送帶上始終有8個工件

D.傳送帶滿載時與空載時相比,電機對傳送帶的牽引力增大了50N

答案B、D.

傳送帶類習題是力和運動關系的經典問題,深入研究傳送帶問題不僅可以使學生積累分析問題的經驗,掌握解決問題的技巧,也可以加深學生對運動學規律的理解,幫助他們把握牛頓運動定律的本質,還對培養學生科學思維的深刻性、發散性、敏銳性和創造性有積極的作用.

(完)