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上海高中物理——一道传送带问题的多角度思维
传送带问题是高中物理习题中较为常见的一类问题,因其涉及的知识点较多(力的分析、运动的分析、牛顿运动定律、功能关系等),包含的物理过程比较复杂,所以这类问题往往是习题教学的难点,也是高考考查的一个热点。下面以一道传送带习题及其变式题为例,谈谈这类题目的解题思路和突破策略。
题目 如图1所示,水平传送带以5m/s的恒定速度运动,传送带长l=7.5m,今在其左端A将一工件轻轻放在上面,工件被带动,传送到右端B,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:工件经多少时间由传送带左端A运动到右端B?(取g=10m/s2)
解析 工件被轻轻放在传送带左端,意味着工件对地初速度v0=0,但由于传送带对地面以v=5m/s向右匀速运动,所以工件相对传送带向左运动,故工件受水平向右的滑动摩擦力作用,即:Ff=μFN=μmg。
依牛顿第二定律,工件加速度m/s2,a为一恒量,工件做初速度为零的匀加速直线运动,当工件速度等于传送带速度时,摩擦力消失,与传送带保持相对静止,一起向右做匀速运动,速度为v=5m/s。
工件做匀加速运动的时间s,工件做匀加速运动的位移m。
由于x18.3m木块将从B端落下.
所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中.
(3)第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为
木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为
产生的热量为
木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为
产生的热量为
第16颗子弹射入后木块滑行时间为t3有
解得t3=0.4s
木块与传送带的相对位移为s=v1t3+0.8
产生的热量为
全过程中产生的热量为Q=15(Q1+Q2+Q3)+Q1+Q4
解得Q=14155.5J
通过以上几个变式问题的分析,传送带问题的方方面面就有了一个比较全面的了解。如果我们平常在专题教学和训练时,能够将一个有代表性的问题进行发散、挖掘、变化、创新,一定能取得很好的复习效果。
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