高中物理傳送帶模型題型的整合研究

羅曉鳴

(江蘇省沙溪高級(jí)中學(xué) 江蘇蘇州 215400)

處于如今新課改教學(xué)背景下，新課標(biāo)明確提出：“高中物理教學(xué)需要不斷促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并引導(dǎo)學(xué)生可以廣泛參與積極探究，參與實(shí)驗(yàn)勤于思考。”教師在教學(xué)中需要采用多元化教學(xué)方法，更好地幫助學(xué)生完成物理知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究水平，使其形成科學(xué)態(tài)度精神。所以，高中在高中物理教學(xué)中，需要引導(dǎo)學(xué)生在解題過(guò)程中朝靈活性、多元化思維發(fā)展，解答高中物理難題[2]。

一、傳送帶模型題型難點(diǎn)形成

高中傳送帶模型題型，是一種基于生活中物理現(xiàn)象的題型，涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)、力、功、圓周運(yùn)動(dòng)等多個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)，想要成功解答這類題型，學(xué)生的物理知識(shí)功底要高。這類題型主要難點(diǎn)包括如下[3]：

1.學(xué)生往往對(duì)于摩擦力的方向判斷與產(chǎn)生條件相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度不足。

2.無(wú)法判斷物體相對(duì)傳送帶、地面運(yùn)動(dòng)的方向。

二、解題策略

（1）當(dāng)傳送帶以4.0m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，將這袋面粉由左端O2正上方的A點(diǎn)輕放在傳送帶上后，這袋面粉由A端運(yùn)送到O1正上方的B端所用的時(shí)間為多少？

（2）要想盡快將這袋面粉由A端送到B端（設(shè)初速度仍為零），主動(dòng)輪O1的轉(zhuǎn)速至少應(yīng)為多大？

圖1

（1）若傳送帶的速度v帶=4.0 m/s，則：

其后以v=4.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)

s2=lAB-s1=vt2

解得：t2=1.5s

故這袋面粉運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為：t=t1+t2=2.5s。

v=ωr=2πnR可得：轉(zhuǎn)速的最小值n=240r/min（或4r/s）

例2：如圖2所示，質(zhì)量為m的物體從離傳送帶高為H處沿光滑圓弧軌道下滑，水平滑上長(zhǎng)為L(zhǎng)的靜止的傳送帶并落在水平地面的Q點(diǎn)，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體仍以上述方式滑下，將落在Q點(diǎn)的左邊還是右邊 ？

圖2

當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能出現(xiàn)五種情況：

圖3

（1）根據(jù)以上分析工件在傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？

（2）求工件從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間。

解析：（1）通過(guò)分析工件的具體受力情況，基于牛頓第二定律能夠獲得：

題后反思：對(duì)于水平方向傳送帶模型中，物體具體受力情況主要對(duì)滑動(dòng)摩擦力展開(kāi)探究，也就是存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生摩擦力，對(duì)該類型問(wèn)題分析時(shí)，需要將滑塊是否和傳送帶共速作為分析關(guān)鍵點(diǎn)[4]。

對(duì)于斜面方向傳送帶模型中，也就產(chǎn)生相較水平方向略復(fù)雜的物體受力情況，物體相對(duì)傳送帶產(chǎn)生的滑動(dòng)趨勢(shì)與滑動(dòng)，是對(duì)摩擦力方向進(jìn)行判斷的關(guān)鍵，譬如滑塊所受斜面向下的滑動(dòng)摩擦力作用，這時(shí)處于斜面的物體所受合力，即重力下滑的分力以及產(chǎn)生下滑摩擦力，物體會(huì)勻加速運(yùn)動(dòng)[5]。

對(duì)于物體加速度等同傳動(dòng)帶速度情況下，摩擦力勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定改變，在二者達(dá)到同速度的瞬時(shí)，幾乎可以看到雙方相對(duì)靜止，未出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦力，但是物體仍然所受下滑重力的分力作用，產(chǎn)生相較于傳送帶的向下運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。假若相比傳送帶與物體之間產(chǎn)生的靜摩擦最大值，重力下滑的分力更大，那么就會(huì)形成μ＜tanθ，呈現(xiàn)物體加速向下；反之，假若相比傳送帶與物體之間產(chǎn)生的靜摩擦最大值，重力下滑的分力要小，那么μ≥tanθ[6]。

三、物理傳送帶模型題型解題思維

結(jié)合以上高中物理傳送帶模型題型解析分析，總結(jié)物理解題思維方法如下：

教師可以激活學(xué)生思維，對(duì)物體的受力情況進(jìn)行分析，可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用傳送帶模型，結(jié)合問(wèn)題情境進(jìn)行分析，假設(shè)水平傳送帶模型的滑塊可能情況；

教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行分析，這也是傳送帶模型解題中的重要內(nèi)容，需要對(duì)學(xué)生形成的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)具體認(rèn)知充分引導(dǎo)，了解運(yùn)動(dòng)相關(guān)形式并豐富學(xué)生的知識(shí)體系；

教師引導(dǎo)學(xué)生形成靈活的思維，對(duì)于傳送帶模型問(wèn)題解題過(guò)程中，學(xué)生極易忽略物體運(yùn)動(dòng)參考題問(wèn)題，需要指導(dǎo)學(xué)生選擇參考系從而運(yùn)用靈活思維解答該類問(wèn)題[7][8]。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于高中物理傳送帶模型問(wèn)題進(jìn)行整合研究十分必要，在今后的物理教學(xué)中也有必要針對(duì)該問(wèn)題設(shè)定專題突破點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生靈活的解題思維，從而提高高中生傳送帶模型題型的解題質(zhì)量。