解决类问题关键传送带物体进行动态分析终态推断灵活巧妙量观点力观点揭示质特征程解答类问题更需素质高力强掌握定方法技巧样物理高考解答中心应手稳操胜券
力学中传送带问题般纳起分三类:水放置运行传送带倾斜放置运行传送带斜交接放置运行传送带 面分举例加说明中领悟类问题精华部分解题关键
()水放置运行传送带
处理水放置传送带问题首先放传送带物体进行受力分析分清物体受摩擦力阻力动力二物体进行运动状态分析静态→动态→终态进行分析判断全程作出合理分析推进采关物理规律求解类问题分:①运动学型②动力学型③动量守恒型④图象型
例1 图11示直传送带速度V2ms匀速运动传送带A处工件运送B处AB相距L10mA处工件初速放传送带时间t=6s传送B处欲短时间工件A处传B处求传送带运行速度少.
分析解答:题应先分析工件t=6s种运动然作出判断进数学知识加处理出传送带运行速度少?
题意知>工件6s先匀加速运动匀速运动s1t1①s1=v·t2②t1+t2=t③s1+s2=L④联立求解①~④t1=2sa==1ms2⑤工件短时间传送B处工件加速度a设传送带速度v工件先加速匀速L=t1+vt2⑥∵t1=⑦t2=t-t1⑧联立求解⑥~⑧L=+v(t-雪⑨⑨式化简t=+⑩⑩式出×==常量=时v=t值.
v==ms=2ms=447ms.通解答知工件直加速B时间短.
评析:题先工件匀加速直线运动直匀速传送带保持相静止求出加速度数学知识求传送带速度值时工件AB时间短正解题突破口关键道立意较新运动学考题道典型数理机结合物理题正达考查学生力目.
例2 图21示水传送带AB长L=83m质量M=1kg木块传送带起v1=2ms速度左匀速运动(传送带传送速度恒定)木块传送带间动摩擦数μ=05木块运动左端A点时颗质量m=20g子弹v0=300ms水右速度正射入木块穿出穿出速度v=50ms隔1s颗子弹射中木块设子弹射穿木块时间极短次射入点相g取10ms2
(1)第颗子弹射入木块穿出时木块速度?
(2)求第二颗子弹击中前木块右运动离A点距离
(3)木块传送带少颗子弹击中?
分析解答:(1)设子弹第次射穿木块速度v'(方右)第次射穿木块程中木块子弹整体动量守恒定律(取右方正):mv0-Mv1=mv+Mv'解v'=3ms方应右.
(2)木块右滑动中加速度a=μg=5ms2速度v'=3ms右滑行速度减零时时间t1==06s显然前第二颗子弹未射出木块右运动离A点距离sm==09m.
(3)木块右运动离A点距离04s木块左作匀加速直线运动获速度v'v''=a×04=2ms恰皮带速度相等时第二颗子弹射入.注意程中(第1秒)木块离A点s1=sm-×a×042=05m.第二次射入颗子弹木块运动情况第次运动情况完全相秒时间里颗子弹击中木块木块右运动09m左移动s'=×a×04204m次木块右离开A点距离05m.显然第16颗子弹恰击中木块时木块离A端距离s2=15×05m75m第16颗子弹击中木块木块右运动L-s2=83m-75m=08m<09m木块右端B滑出.
推算16次子弹射击木块应B点滑出.
评析:子弹木块常见物理模型.子弹木块模型搬皮带进行增加趣味性增加题目难度.题考查学生掌握动量守恒定律牛顿运动定律运动学基规律应情况解答题关键求学生分析物理程建立清晰物理情景注意程间联系弄清程间重复性周期性.
(二)倾斜放置运行传送带
种传送带指两皮带轮等轴心面水线(等高)传送带物体斜面传送装置.处理类问题样先物体进行受力分析判断摩擦力方关键正确理解题意挖掘题中隐含条件解决类问题切入点突破口.类问题通常分:运动学型动力学型量守恒型.
例3 图31示传送带面倾角AB长度16m传送带v=10ms速率逆时针转动传送带端A初速放质量m=05kg物体传送带间动摩擦数μ=05求物体A运动B需时间少(sin37°=06)
分析解答:物体放传送带开始阶段传送带速度物体速度 传送带物体行传送带滑动摩擦力物体受力情况图32示.物体静止加速牛顿第二定律F=ma知Fx=mgsinθ+f=ma1①
Fy=N-mgcosθ=0②
f=μN③
联立①②③a1=g(sinθ+μcosθ)④.
代入已知条件a1=10ms2物体加速传送带速度相等需时间v=a1t1t1==s=1s.
s=a1t12=×10×12m=5mμ<tanθ熏 物体重力作继续作加速运动物体速度传送带速度时传送带物体行传送带滑动摩擦力.时物体受力情况图33示.
牛顿第二定律F=ma:Fx=mgsinθ-f=ma2⑤Fy=N-mgcosθ=0⑥f=μN⑦联立⑤⑥⑦式a2=g(sinθ-μcosθ)=2ms2.
设阶段物体滑底端时间t2运动学公式知L-s=vt2+a2t22解t2=1s(t2=-11s舍雪物体AB时间t=t1+t2=2s.
评析:题考查学生分析物理程物体受力分析运牛顿第二定律运动学基规律解题力道较广采典倾斜放置运行传送带例题.
例4(1998**高考题)某商场安装台倾角θ=30°动扶梯该扶梯电压u=380V电动机带动v=04ms恒定速率斜方移动电动机输出功率P=49kW载时测电动机中电流I=5A载时扶梯移动速率载时相台动扶梯时载数少?(设均质量m=60kgg=10ms2)
分析解答:台动扶梯时载数意义电梯v=04ms恒定速率运动.题意应电动机输出功率工作电动机做功两层含义:电梯载时动升二做功.量转化守恒应:P总=P+P出设载数nP=IU+nmgsinθ·vn==n=25.
评析:题考查学生量守恒掌握情况题目信息理解.题注意问题扶梯否扶梯运动消耗电功.题中空载电流质定扶梯运行中消耗电值.外扶梯做功程身克服重力做功程重力功率意义P=nmgsinθ·v题功角度提示传送带问题确道结合生活实际例题学启示.
(三)斜交接放置运行传送带
种类型般分两种传送带仅物体运动二传送带物体运动解题思路前面两种相仿力观点量转化守恒角度思考挖掘题中隐含条件关键语句找解题突破口切入点.
例5(2003年全国理综试题)传送带装置示意图51示中传送带AB区域时水BC区域时变圆弧形(圆弧光滑模板形成未画出)CD区域时倾斜ABCDBC相切 现量质量均m货箱A处放传送带放置时初速度零传送带运送D处DA高度差h 稳定工作时传送带速度变CD段箱等距排列相邻两箱距离L 箱子A处投放达B前已相传送带静止滑动(忽略BC段时微滑动) 已知段相长时间T运送货箱数目N 种装置电动机带动传送带轮子间相滑动计轮轴处摩擦求电动机均输出功率P
分析解答:题2003年高考理科综合压轴题分值22分.该题物体运动功关系等知识结合传送带实际情境融体较考查学生综合运学知识解决物理问题力.
面参考系()设传送带运动速度v0水段运输程中货箱先滑动摩擦力作作初速度零匀加速运动设段路程s时间t加速度a货箱s=at2①v0=at②段时间传送带运动路程s0=v0t③①②③式s0=2s④f表示货箱传送带间摩擦力传送带货箱做功W=fs=mv02⑤传送带克服货箱摩擦力做功W0=fs0=2×mv02=mv02⑥两者差克服摩擦力做功产生热量Q=mv02⑦
见货箱加速运动程中货箱获动发热量相等.T时间电动机输出功W=PT⑧功增加货箱动势克服摩擦力发热W=Nmv02+Nmgh+NQ⑨已知相邻两货箱距离L题意知v0T=NL⑩联立⑦~⑩P=(+gh).
评析:题道考查学生综合运物理知识分析推理建模物理学科综合题较区分度难度道较高考题.通解答领悟高考试题已强调知识立意已转化成力立意形成试题难度力求较高高校选拔高素质中学物理教学改革步入良性循环良局面.
传送带问题真实物理现象问题训练学生科学思维联系科学生产生活实际种类型问题具生命力然高考命题专家关注问题.
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