傳送帶和滑塊模型

1、傳送帶模型專題傳送帶模型專題傳送帶模型是一個(gè)經(jīng)典的力學(xué)模型，也是實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械裝置，以其為背景的問題都具有過程復(fù)雜、條件隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳送帶問題也是高考中的常青樹，從動(dòng)力學(xué)角度、功能角度進(jìn)行過多次考查，它自然成為師生關(guān)注的熱點(diǎn)。一、一、難點(diǎn)形成的原因：點(diǎn)形成的原因：1、對(duì)于物體與傳送帶之間是否存在摩擦力、是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力、摩擦力的方向如何，等等，這些關(guān)于摩擦力的產(chǎn)生條件、方向的判斷等基礎(chǔ)知識(shí)模糊不清；2、對(duì)于物體

2、相對(duì)地面、相對(duì)傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動(dòng)，判斷錯(cuò)誤；3、對(duì)于物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化情況考慮不全面，出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化不守恒的錯(cuò)誤過程。二、二、難點(diǎn)突破策略：點(diǎn)突破策略：在以上三個(gè)難點(diǎn)中，第1個(gè)難點(diǎn)應(yīng)屬于易錯(cuò)點(diǎn)，突破方法是先正確理解摩擦力產(chǎn)生的條件、方向的判斷方法、大小的決定因素等等。通過對(duì)不同類型題目的分析練習(xí)，做到準(zhǔn)確靈活地分析摩擦力的有無、大小和方向。第2個(gè)難點(diǎn)是對(duì)于物體相對(duì)地面、相對(duì)傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動(dòng)，判斷錯(cuò)誤。該難點(diǎn)應(yīng)

3、屬于思維上有難度的知識(shí)點(diǎn)，突破方法是靈活運(yùn)用“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”這個(gè)理論依據(jù)，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)做出正確分析，判斷好物體和傳送帶的加速度、速度關(guān)系，畫好草圖分析，找準(zhǔn)物體和傳送帶的位移及兩者之間的關(guān)系。如圖甲所示，A、B分別是傳送帶上和物體上的一點(diǎn)，剛放上物體時(shí)，兩點(diǎn)重合。設(shè)皮帶的速度為V0，物體做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，末速為V0，其平均速度為V02，所以物體的對(duì)地位移x物=20tV，傳送帶對(duì)地位移x傳送帶=V0t，所以A、

4、B兩點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到如圖乙所示的A＇、B＇位置，物體相對(duì)傳送帶的位移也就顯而易見了，x物=2傳送帶x，就是圖乙中的A＇、B＇間的距離，即傳送帶比物體多運(yùn)動(dòng)的距離，也就是物體在傳送帶上所留下的劃痕的長(zhǎng)度。第3個(gè)難點(diǎn)也應(yīng)屬于思維上有難度的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶傳送初速為零的物體，傳送帶應(yīng)提供兩方面的能量，一是物體動(dòng)能的增加，二是物體與傳送帶間的摩擦所生成的熱（即內(nèi)能），有不少同學(xué)容易漏掉內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，因?yàn)樵撝R(shí)點(diǎn)具有隱蔽性，往往是漏掉了，也

5、不能在計(jì)算過程中很容易地顯示出來，尤其是在綜合性題目中更容易疏忽。突破方法是分析有滑動(dòng)摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的物理過程，使“只要有滑動(dòng)摩擦力做功的過程，必有內(nèi)能轉(zhuǎn)化”的知識(shí)點(diǎn)在頭腦中形成深刻印象。三傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型，典型的有水平和傾斜兩種情況一般設(shè)問的角度有兩個(gè)：(1)動(dòng)力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過程，做好受力情況分析，然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律，求物體及傳送帶在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的

6、位移關(guān)系傳送帶沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與物體接觸處的速度方向斜向下，物體初速度為零，所以物體相對(duì)傳送帶向上滑動(dòng)（相對(duì)地面是斜向下運(yùn)動(dòng)的），因此受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力作用，這樣物體在沿斜面方向上所受的合力為重力的下滑分力和向下的滑動(dòng)摩擦力，因此物體要做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體加速到與傳送帶有相同速度時(shí)，摩擦力情況要發(fā)生變化，同速的瞬間可以看成二者間相對(duì)靜止，無滑動(dòng)摩擦力，但物體此時(shí)還受到重力的下滑分力作用，因此相對(duì)于傳送帶有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，若重力的下

7、滑分力大于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力，此時(shí)有μ＜tanθ，則物體將向下加速，所受摩擦力為沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力；若重力的下滑分力小于或等于物體和傳送帶之間的最大靜摩擦力，此時(shí)有μ≥tanθ，則物體將和傳送帶相對(duì)靜止一起向下勻速運(yùn)動(dòng)，所受靜摩擦力沿斜面向上，大小等于重力的下滑分力。也可能出現(xiàn)的情況是傳送帶比較短，物體還沒有加速到與傳送帶同速就已經(jīng)滑到了底端，這樣物體全過程都是受沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力作用。例2如圖所示，傳送帶與水平方向

8、夾37角，AB長(zhǎng)為L(zhǎng)＝16m的傳送帶以恒定速度v＝10ms運(yùn)動(dòng)，在傳送帶上端A處無初速釋放質(zhì)量為m＝0.5kg的物塊，物塊與帶面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，求：（1）當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？（2）當(dāng)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊從A到B所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？解析解析(1)當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)物塊的加速度為a，物塊受到傳送帶給予的滑動(dòng)摩擦力μmgcos37方向沿斜面向上且小于物塊重力的分力mgsin37，根據(jù)牛頓第

9、二定律，有：mgsin37μmgcos37＝ma代入數(shù)據(jù)可得：a＝2ms2物塊在傳送帶上做加速度為a＝2ms2的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，t＝aL2代入數(shù)據(jù)可得：t＝4s（2）物塊放上傳送帶的開始的一段時(shí)間受力情況如圖甲所示，前一階段物塊作初速為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1，由牛頓第二定律，有mgsin37＋μmgcos37=ma1解得：a1＝10ms2設(shè)物塊加速時(shí)間為t1，則t1＝1av，解得：t1=1s因位移s1=21121ta