【关于物理复习中传送带问题的分析】

时间:2019-01-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  物理复习中经常有一些知识点让学生感到理解起来吃力,不容易掌握,传送带问题就是其中的一个较难掌握的知识点。如果我们教师能让学生联系生活实际,通过对真实物理现象进行分析,不仅可以帮助学生掌握这一知识点,同时还能训练学生的科学思维,岂不一举多得。正如物体与传送带间的摩擦力具有突变性,传送带这一富有生命力的问题经常被高考命题专家所关注就不难理解了。下面我就是针对这一问题做一些简要的分析。
  【难点分析】
  1.力的问题:物体与物体之间的相互作用力。
  受力分析中摩擦力的突变(大小、方向)――发生在V物与V带相同的时刻。
  2.运动的问题:物体相对地面、相对传送带的运动的基本情况。
  分析核心:一是V物、V带的大小和方向,二是 mgsinθ与f的大小和方向。
  3.能量的问题:物体在传送带运动过程中的能量问题。
  ①功能关系:WF=Ek+ΔEp+Q。
  ②对做功WF、内能Q的理解。
  (a)传送带对物体做的功:WF=F?S带,功率:P=F?V带。
  (b)系统产生的内能:Q=f?S相对。
  (c)如果物体无初速度放在水平传送带上,那么该物体在整个运动过程中所获得的动能Ek和因摩擦而使系统产生的热量Q之间的关系即为Ek=Q=■mv■■。
  一、对水平放置的传送带问题进行分析
  对于水平放置的传送带问题,为帮助学生理解,我们可以这样来处理:首先应该分析一下放在传送带上的物体的受力情况,要弄明白这个物体受到的摩擦力是阻力还是动力,接下来分析该物体的运动状态(这里的运动状态指的是初态→动态→终态全过程)。我们要通过仔细的分析和判断,推断出应该运用哪一个物理规律来解答这个问题。
  例1:一水平放置的传送带以速度v匀速运动,传送带把A处的物体运送到B点,A、B距离为L。从A点把物体轻放到传送带上,设物体与传送带之间的动摩擦因数为μ,则过多长时间,物体由A能传送到B处,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量是多少?电动机增加的功率是多少?要用最短的时间把工件从A处传送到B处,求传送带的运行速度至少应为多少?
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  解:物体由运动到与传送带相对静止,有F摩=μFN=μmg,a=■=μg,t1=■=■ ,v2=2μgs1,s1=■。
  当物体的速度与传送带的速度相等后物体以速度v做匀速直线运动,则s2=L-s1=vt2,t2=■=■=■-■。
  所以物体由A运动到B所用的时间为:t=t1+t2=■+■-■=■+■。
  从开始到物体的速度与传送带的速度相等时,转化为内能的能量为:Q=F摩?s1=μmg?■=■mv2,电动机对物体做的功为:W=Q+Ek=■mv2+■mv2=mv2,ΔP=■=■=μmgv。
  若要使物体A点传送到B点的时间最短,物体的加速度不变仍为a=μg,设传送带的速度为v′,则由物体先加速到匀速,则由上述得:t′=■+■,
  由上式知:■×■=■=常量,
  所以■=■,即v′=■时t有最小值,因而v=v′=■时,其t有最小值,t最小=■=■=■,即当物体一直做加速到B点时所用时间最短。
  二、对倾斜放置的传送带问题进行分析
  对于倾斜放置的传送带问题,为帮助学生理解,我们可以这样来处理:与分析水平放置的传送带问题一样,首先还是应该分析一下放在传送带上的物体的受力情况,分清物体所受的摩擦力是来自阻力还是动力;其次依然是对传送带上的物体进行静态→动态→终态运动状态分析,对其整个运动过程做出认真分析和推断,特别是当传送带与物体的速度相等时摩擦力发生突变的讨论,进而运用合适的物理规律进行求解。
  例2:传送带与水平方向的夹角为θ,并以速度v运行,在传送带的A端轻放一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数为μ,AB长为L,则以下两种情况下物体由A运动到B各需要多长时间?
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  (1)传送带按顺时针方向转动;
  (2)传送带按逆时针方向转动。
  解:(1)传送带按顺时针方向转动,则物体在A点的受力分析如图所示,需:mgsinθ-μmgcosθ>0,即μ0时,即μ0时,即μ

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