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传送带问题是以真实物理现象为依据的问题,可以结合物体的运动、受力以及做功、能
量等众多相关知识,具有物理情境模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点,既能训练学生的科学
维能力,又能联系科学、生产和生活实际,因而受到广大命题者的喜爱,也为高考命题专家所
关注.解决此类问题的关键是对传送带和物体进行动态分析和终态推断,灵活巧妙地从能量
的观点和力的观点来揭示其本质、特征、过程.因此解答此类问题更需要具有素质高、能力
强、方法巧等优势,这样才能在物理高考中解答得心应手、方法不落窠臼,最终稳操胜券.下
面从考查知识点的角度分类举例加以剖析,希望同学们能从中领悟此类问题的精华部分和
解题关键所在.
一、“传送带”模型中的静力学问题
例1 水平传送带的装置如图1所示,O1为主动轮,O2为从动轮.当主动轮顺时针匀 速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上.开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后相对 滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端.在传送的过程中,若皮 带和轮不打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在 O1O2连线上)所受摩擦力情况正确的是()
①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上 的滑动摩擦力
②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向下 的静摩擦力
③在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向下的静摩擦力
④在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力
(A) ①②(B) ①④
(C) ②③(D) ③④
解析:在AC段上,当物体轻轻放在传送带上时,传送带相对于物体向右运动(开始传
送带的速度大于物体的速度),物体给传送带一个向左的滑动摩擦力,由作用力和反作用力 的关系可知,传送带给物体一个向右的滑动摩擦力,从而使物体加速前进.当物体运动到CB段 上时,物体和传送带之间没有相对运动,此时它们之间无摩擦力. 主动轮、从动轮、皮带之间的转动关系:主动轮→皮带→从动轮,即主动轮先转,带 动皮带运转,皮带又带动从动轮运转.在P点轮子相对于皮带有向下运动的趋势,故皮带 给轮子一个向上的摩擦力,同时轮子给皮带一个向下的摩擦力,此力拉动皮带运动.同时, 在皮带上的Q点相对于从动轮有向上运动的趋势,则从动轮给一个皮带一个向下的摩擦力,
同时,皮带给从动轮一个向上的摩擦力,从动轮在该摩擦力的作用下运动.因此本题正确的
选项为(C).
点评:本题重点考查摩擦力的概念,对于摩擦力的理解要注意以下几点:
(1)假设法是判断相对运动趋势方向的有效方法;
(2)摩擦力的方向可以与物体运动方向相同,也可以与物体运动方向相反,即摩擦力 可以是动力也可以是阻力;
(3)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动;
(4)静摩擦力不仅仅存在于两静止的物体之间,两运动物体间也可以有静摩擦力.
例2 如图2所示,一物块从某曲面上的P点自由滑下,通过一粗糙的静止传送带后,
落到地面上的Q点.若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再 把该物体放到P点自由滑下,那么()
(A) 它仍落在Q点
(B) 它落在点Q左边
(C) 它落在点Q右边
(D) 它可能落不到地面上
解析:两种情况下皮带对物块滑动摩擦力的大小(Ff=μmg)
和方向(水平向左)均不变,所以物块运动情况相同.
答案:(A)
点评:(1)本题中两种情况下物体相对传送带运动快慢不同,而滑动摩擦力与两物体间 相对运动快慢无关.
(2)分析此类问题的关键是清楚物体的受力情况,从而确定物体在传送带上的运动情 况,最后判断出物体做平抛运动时的初速度大小.若传送带的皮带沿顺时针方向转动起来, 再把该物体放到P点自由滑下,它的落点情况就会发生变化.
一、“传送带”模型中的静力学问题
例1 水平传送带的装置如图1所示,O1为主动轮,O2为从动轮.当主动轮顺时针匀 速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上.开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后相对 滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端.在传送的过程中,若皮 带和轮不打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在 O1O2连线上)所受摩擦力情况正确的是()
①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上 的滑动摩擦力
②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向下 的静摩擦力
③在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向下的静摩擦力
④在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力
(A) ①②(B) ①④
(C) ②③(D) ③④
解析:在AC段上,当物体轻轻放在传送带上时,传送带相对于物体向右运动(开始传
送带的速度大于物体的速度),物体给传送带一个向左的滑动摩擦力,由作用力和反作用力 的关系可知,传送带给物体一个向右的滑动摩擦力,从而使物体加速前进.当物体运动到CB段 上时,物体和传送带之间没有相对运动,此时它们之间无摩擦力. 主动轮、从动轮、皮带之间的转动关系:主动轮→皮带→从动轮,即主动轮先转,带 动皮带运转,皮带又带动从动轮运转.在P点轮子相对于皮带有向下运动的趋势,故皮带 给轮子一个向上的摩擦力,同时轮子给皮带一个向下的摩擦力,此力拉动皮带运动.同时, 在皮带上的Q点相对于从动轮有向上运动的趋势,则从动轮给一个皮带一个向下的摩擦力,
同时,皮带给从动轮一个向上的摩擦力,从动轮在该摩擦力的作用下运动.因此本题正确的
选项为(C).
点评:本题重点考查摩擦力的概念,对于摩擦力的理解要注意以下几点:
(1)假设法是判断相对运动趋势方向的有效方法;
(2)摩擦力的方向可以与物体运动方向相同,也可以与物体运动方向相反,即摩擦力 可以是动力也可以是阻力;
(3)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动;
(4)静摩擦力不仅仅存在于两静止的物体之间,两运动物体间也可以有静摩擦力.
例2 如图2所示,一物块从某曲面上的P点自由滑下,通过一粗糙的静止传送带后,
落到地面上的Q点.若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再 把该物体放到P点自由滑下,那么()
(A) 它仍落在Q点
(B) 它落在点Q左边
(C) 它落在点Q右边
(D) 它可能落不到地面上
解析:两种情况下皮带对物块滑动摩擦力的大小(Ff=μmg)
和方向(水平向左)均不变,所以物块运动情况相同.
答案:(A)
点评:(1)本题中两种情况下物体相对传送带运动快慢不同,而滑动摩擦力与两物体间 相对运动快慢无关.
(2)分析此类问题的关键是清楚物体的受力情况,从而确定物体在传送带上的运动情 况,最后判断出物体做平抛运动时的初速度大小.若传送带的皮带沿顺时针方向转动起来, 再把该物体放到P点自由滑下,它的落点情况就会发生变化.