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板块、传送带模型中相对位移和划痕的关系探讨

2023-08-03王灿亮

数理化解题研究·高中版 2023年7期

摘 要:高中物理动力学板块模型和传送带模型,其中“划痕”和“相对位移“问题,因为对学生的逻辑思维和空间想象能力都有很高的要求,成为压轴题出题热点.

关键词:板块模型;传送带模型;划痕长度的计算;相对位移

中图分类号:G632   文献标识码:A   文章编号:1008-0333(2023)19-0111-03

收稿日期:2023-04-05

作者简介:王灿亮(1974.4-),男,山东省泰安人,本科,中学高级教师,从事高中物理教学研究.

很多学生搞不懂“划痕”和“相对位移”的关系,就是很多老师也把二者混为一谈,今天我们就系统地探讨一下二者的关系.

1 相对位移和划痕的产生

1.1 相对位移的概念

物体或质点的位移是相对的,是指相对某一参考系而言,没有参考系的位移是没意义的.我们说的位移,如果没指明一般是以地球为参考系的也就是相对地球的位移.

1.2 划痕的产生

相互接触的物体间发生相对运动,物块在和它接触的板或者传送带上留下的痕迹.

2 通过几个由简到难的典型模型和例题探讨相对位移和划痕的关系

2.1 模型一

如图1,质量为m的物体,自传送带左侧以速度v0滑上传送带,物块和传送带间的动摩擦因数为μ,此时传送带不转动,若传送带足够长,求相对位移及划痕长度.

3 结论

在板块模型和传送带模型中,两物体发生相对滑动,是产生划痕的必要条件,但是二者有时候并不相等.

3.1 表現在运动学条件上

无论发生多少次相对滑动,每次相对运动如果同向,划痕长度即为总的相对位移大小.如果有些过程相对运动方向相反,那么就会有一部分划痕重合,总划痕长度是某个方向上相对位移较大部分的长度.

3.2 表现在v-t图像上

只要两物体图像不发生“相交超越”现象,那么划痕长度和相对位移相等.即为两物体图像围成的面积大小,无论两物体v-t图线是曲线还是直线都适用.如果发生“相交超越”现象,即有一部分划痕重合,总划痕长度就等于面积较大者.

参考文献:

[1]

乔兴红.传送带划痕问题探讨[J].数理化学习(高中版),2011(07):29-30.

[2] 马友显.水平传递带上物体“划痕”的求解[J].新课程学习,2009(05):84.

[责任编辑:李 璟]