皮带传动问题典型错误剖析
皮带传动问题是高中物理学中的一个很重要的模型,它往往联系到匀速直线运动、匀加速直线运动、摩擦力做功、摩擦生热、.
1皮带传动中的临界问题
例1如图1所示,水平传送带以2 m/s的速度匀速运动,现将一物块轻轻放在传送带上,传送带足够长,,试求:物块在2 s内前进的位移大小.
错解分析物块轻轻放在皮带上,则物体相对于皮带向左运动,皮带对物块有向右的滑动摩擦,由受力分析知:F合=f,?事实上,当物块速度达到皮带速度2 m/s时,皮带对物块不再有摩擦,,所以物块先加速后匀速.
正解由运动学公式
总之,物体与皮带运动方向相反时,物体受到的滑动摩擦力始终不变,,在皮带上的传送问题不是单一的运动,而是存在临界,需对物体重新受力分析,并根据物体的速度与加速度的关系判断物体下一阶段的运动状态.
2皮带传动中的能量问题
例3如图3所示,一传送带与水平面夹角为30°,以2 m/ kg的工件轻放于底端,经一段时间送到2 m的平台上,工件与皮带间的动摩擦因数μ=32,求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能.
错解一设工件向上运动距离s时,速度达到传送带的速度v,由动能定理可知
方法二:(1)式看似很繁,由于系统内相互作用的摩擦力做功可以消去,化简变成(2)式也就不复杂了,对于基础较好的学生可以鼓励,这样有利于学生思维品质的提升,可以大大提高学生的综合能力.
方法三:能量是状态量,只要找出初态和末态能量就可以了,充分体现了能量守恒定律的简洁性.
当然,功是能量转化的量度,做功和能量的转化是一致的,通过以上过程分析和有效方法的结合,可以很好地提升学生的思维品质,而这一点正是我们高中物理所要达到的真正目的.
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