年年岁岁花相似，岁岁年年题不同——浅谈对2014年江苏高考相对运动.docVIP

年年岁岁花相似，岁岁年年题不同 ——浅谈对2014年江苏高考相对运动问题的理解 姚焕芹 【【 引例.（2014年江苏高考物理试卷第15题）如图所示，生产车间有两个互相垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v0。。小工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与乙之间的动摩擦因数为。乙的宽度足够大，重力加速度为g。 (1)若乙的速度为v0，求工件在乙上侧向（垂直于乙的运动方向）滑过的距离s； (2)若乙的速度为2v0，求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v； (3)保持乙的速度2v0不变，当工件在乙上刚停止滑动时，下一只工件恰好传到乙上，如此反复。若每个工件的质量均为m，除工件与传送带之间摩擦外，其他能量损耗均不计，求驱动乙的电动机的平均输出功率。 本题的新颖度好，在命题的构思上也比较灵活，不落俗套，叙述情景虽然很简明，但却包含了丰富的力学知识，匀变速直线运动公式的应用、滑动摩擦力方向的判定、相对运动、能量转换、摩擦生热等问题。突出考查考生分析问题与解决问题的能力，注重考查考生对物理概念和规律本质的掌握程度和应用能力。对考生应用力学规律与功能关系处理问题的综合能力有较高的要求，对考生来说挑战也较大。但一个问题的解决往往在一个点上，一个点明白了，往往整个题解决就很顺利，一个点明白不了，放在考生面前就成了真正的难题。本题的关键点就是滑动摩擦力方向的判断。 【解析】在解答第一问之前我们不妨先想两个问题： 问题1：若传送带乙不动，工件滑上乙相对乙的运动方向如何？ 问题2：若工件轻轻地放到运动的传送带乙上，工件相对乙的运动方向如何？ 问题3：在第一个小问题中，工件相对乙的运动方向如何？ 为了研究问题的方便，笔者建议建立如图所示的平面直角坐标系xoy。 若乙的速度为v0，求工件在乙上侧向（垂直于乙的运动方向）滑过的距离s； 这一问的关键是根据相对运动判断滑动摩擦力的方向。在x轴方向工件相对乙的速度方向水平向右，大小为v0，在y轴方向工件相对乙的速度方向为y轴负方向，大小也为v0，所以得出工件在乙上相对乙的运动方向为斜向右下方，与x轴正向夹角为45°，大小为，从而得知工件所受滑动摩擦力的方向与工件相对乙的运动方向相反，为斜向左上方，与x轴负向夹角为45°，如图所示： 那么工件在x轴方向做什么运动呢？我们可以根据运动的合成与分解把摩擦力进行分解，在x轴方向做匀减速直线运动，则有 f=fcos45=cos45=ma -2 as=0-v0 s= 若乙的速度为2v0，求工件在乙上刚停止侧向滑动时的速度大小v； 此问相当于问：在x轴方向速度从v0刚好减为零时，此时在y轴方向工件的速度是多少？ 笔者建议可以采用“类比”第一问的思想方法来解决。 每年的高考题都集中体现了高考命题专家的智慧，具有很强的代表性和示范性。与牛顿运动定律有关的试题丰富多彩，既扑朔迷离，又因其蕴含了相对运动的思想而令人赏心悦目。因此在平时的解题教学中，既要有意识地启发学生揭示问题的背景，又要引导他们发现蕴含于其中的规律，找到最本质的分析问题的方法，从而水到渠成地解决问题。