高中物理传送带问题的探讨.doc

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1、高中物理传送带问题的探讨物理组郑祥友摘要：传送带问题是高中物理模型中的一种典型模型,是高中物理教学的重点,也是教学的难点。关于传送带的问题，主要可以用来考察：物体的受力情况、物体的运动性质、参考系的选择、功能关系等有关问题。关键词：高中物理传送带摩擦力教学策略传送带问题在现代生产应用中非常广泛，以传送带为情景的物理问题，能够非常方便的与牛顿力学的规律相结合，在高考命题中经常出现，这类问题能够较方便的考察学生利用物理规律分析问题和解决问题的能力，受到广大师生的重视。传送带问题是高中物理模型中的一种典型模型,对学生而言，这是一个难点。这类问题主要有两点需要突破:一是要正确对物体受力分析;二

2、是要能正确判断物体相对地面相对传送带分别做什么样的运动。学生对物体在传送带上运动的题目,比较生疏、害怕,解答此类题目时经常出现错解。教师在教高中物理传送带问题时,要注意分析、讲解以下四个方面教学策略与方法的内容。一、对物体的受力进行分析（1）分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。在受力分析时，正确的理解物体相对于传送带的运动方向，也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的！因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。（2）明确物体运动的初速度　　

3、分析传送带上物体的初速度时，不但要分析物体对地的初速度的大小和方向，同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向，这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。　（3）弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系　　物体对地的初速度和合外力的方向相同时，做加速运动，相反时做减速运动；同理，物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时，相对做加速运动，方向相反时做减速运动。二、分析计算物体在传送带上的运动情况这类问题通常有两种情况，其一是物体在水平传送带上运动，其二是物体在倾斜的传送带上运动。解决这类问题共同的方法是：分析初始条件→相对运动情况→判断滑动摩擦力的大小和方向→分析出物

4、体受的合外力和加速度大小和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判断以后的受力及运动状态的改变，然后根据牛顿第二定律和运动学公式计算。1、物体在水平传送带上的运动情况的计算例题1水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查。如图1所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行。一质量为m=4kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1，AB间的距离l=2m，g取10m/s2。（1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦

5、力大小与加速度大小；（2）求行李做匀加速直线运动的时间；（3）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　解析：水平传送带问题研究时，注意物体先在皮带的带动下做匀加速运动，当物体的速度增到与传送带速度相等时，与皮带一起做匀速运动，要想传送时间最短，需使物体一直从A处匀加速到B处。（1）行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力　F=μmg以题给数据代入，得F=4N由牛顿第二定律，得F=ma代入数值，得a=1m/s2（2）设行李做匀加速直线运动的

6、时间为t，行李加速运动的末速度为v=1m/s，则v=at代入数据，得t=1s（3）行李从A处匀加速运动到B处时，传送时间最短，则代入数据，得tmin=2s传送带对应的最小运行速率vmin=atmin代入数据，解得vmin=2m/s总结升华：皮带传送物体时，物体的加速度大小是确定的，之所以存在最短传送时间，就是因为传送带可以取恰当的值使物体在这段距离上一直做匀加速运动。如果传送带的速度小于这个值，物体在这段距离上必定经历加速和匀速两个阶段，运动的时间就不会最短。因此应注意分析物体在传送带上运动时极值出现的条件。2、物体在倾斜传送带上运动的计算图2—1例题2　如图2所示，传送带与地面成夹角

7、θ=37°，以10m/s的速度逆时针转动，在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，已知传送带从A→B的长度L=16m，则物体从A到B需要的时间为多少？审题：传送带沿逆时针转动，与物体接触处的速度方向斜向下，物体初速度为零，所以物体相对传送带向上滑动（相对地面是斜向下运动的），因此受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用，这样物体在沿斜面方向上所受的合力为重力的下滑分力和向下的滑动摩擦力，因此物体要做匀加速运动。