淺議傳送帶問(wèn)題解題方法

摘 要：牛頓第二定律在高考中占有重要的地位。而有關(guān)傳送帶的問(wèn)題，學(xué)生普遍感到困難。只要正確分析物體的受力，靈活運(yùn)用第二定律，準(zhǔn)確判斷加速度，此類(lèi)問(wèn)題很容易解決。

關(guān)鍵詞：第二定律；傳送帶；加速度

牛頓第二定律是高中物理的核心內(nèi)容，在高考中占有重要的地位。而有關(guān)傳送帶的問(wèn)題由于受力情況變化多，更使學(xué)生普遍感到困難。實(shí)際上，只要正確分析物體的受力，靈活運(yùn)用第二定律，準(zhǔn)確判斷加速度，此類(lèi)問(wèn)題并不難求解。

一、傳送帶問(wèn)題的解題方法

傳送帶問(wèn)題主要是考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用和摩擦力性質(zhì)、方向判斷、大小計(jì)算，有時(shí)也考查有關(guān)能量問(wèn)題。所以這類(lèi)題的核心是有關(guān)摩擦力的問(wèn)題。

1.傳送帶問(wèn)題的規(guī)律

摩擦力是否存在的判斷：物體間是否有彈力；是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；接觸面是否光滑。

判斷摩擦力的方向：首先確定物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，然后由摩擦力方向總是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，來(lái)確定摩擦力方向。

計(jì)算摩擦力大?。菏紫却_定是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力，因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力大小可以用公式f=μN(yùn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，而靜摩擦力只能由對(duì)物體所受的其他力進(jìn)行分析，再由物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)確定大小。

2.傳送帶問(wèn)題的難點(diǎn)

難點(diǎn)在于物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷，也就是物體運(yùn)動(dòng)方向和加速與減速的判斷。而這種判斷有時(shí)并不一定能按一定的順序進(jìn)行，而是要靈活應(yīng)用有關(guān)規(guī)律甚至用假設(shè)法來(lái)進(jìn)行判斷，所以具體題中應(yīng)注意方法總結(jié)和題目歸類(lèi)。

3.傳送帶問(wèn)題的處理方法

這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否有摩擦力性質(zhì)的變化，而其摩擦力性質(zhì)發(fā)生變化一定是在傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生，所以這類(lèi)問(wèn)題首先應(yīng)判斷物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生變化，即有無(wú)可能運(yùn)動(dòng)速度從不相等變?yōu)橄嗟然驈南嗤優(yōu)椴幌嗤?/p>

二、應(yīng)用舉例

1.物體與傳送帶間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

物塊從光滑曲面上的P點(diǎn)自由滑下，通過(guò)粗糙的靜止水平傳送帶以后落到地面上的Q點(diǎn)，若傳送帶皮帶輪沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，使傳送帶隨之運(yùn)動(dòng)，如圖，再把物塊放到P點(diǎn)自由滑下則物塊將（ ）

A.仍落在Q點(diǎn)

B.會(huì)落在Q點(diǎn)的左邊

C.會(huì)落在Q點(diǎn)的右邊

D.有可能落不到地面上

錯(cuò)解分析：因皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，物塊在皮帶輪上的時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)皮帶位移變大，摩擦力做功將比皮帶輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多，物塊在皮帶右端的速度將小于皮帶輪不動(dòng)時(shí)，所以落在Q點(diǎn)左邊，應(yīng)選B選項(xiàng)。

學(xué)生的錯(cuò)誤主要是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力分析不準(zhǔn)確。實(shí)質(zhì)上當(dāng)皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)論物塊以多大速度滑下，傳送帶給物塊施的摩擦力相同，且與傳送帶靜止時(shí)一樣，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知位移相同。從傳送帶上做平拋運(yùn)動(dòng)的初速相同，水平位移相同，落點(diǎn)相同。

正解：物塊從斜面滑下，當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，在水平方向受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力，物塊將做勻減速運(yùn)動(dòng)。離開(kāi)傳送帶時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)傳送帶都是向前運(yùn)動(dòng)，受到滑動(dòng)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。物體還做勻減速運(yùn)動(dòng)，而且其所受的摩擦力的大小和方向均未發(fā)生變化，所以其加速度也不變，從而離開(kāi)傳送帶時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度也就不會(huì)變，即還做與傳送帶不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)初速度相同的平拋運(yùn)動(dòng)，故落在Q點(diǎn)，所以A選項(xiàng)正確。

2.有關(guān)相對(duì)滑動(dòng)問(wèn)題

一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。初始時(shí)，傳送帶與煤塊都是靜止的?，F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度達(dá)到v0后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)。求此黑痕的長(zhǎng)度。

解析：根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓定律，可得a=μg.

設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t，傳送帶由靜止開(kāi)始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有v0=a0t，v=at.

由于a

總之，傳送帶問(wèn)題是一類(lèi)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，解決此類(lèi)問(wèn)題一般按照事件發(fā)生的先后順序?qū)ξ矬w的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行全面的分析，明確整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為哪幾個(gè)不同的階段或不同的狀態(tài)，各階段各遵循的規(guī)律是什么，以起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

劉立偉.解讀傾斜傳送帶問(wèn)題[J].新課程學(xué)習(xí)，2010（01）.

（作者單位 河北省衡水市鄭口中學(xué)）

編輯 張耀華