教学分析

传送带模型是高中物理经典模型之一。它以生活实践中真实的物理现象为依据，从物体受力、运动过程及性质、功能关系等多个角度考察学生的综合分析能力和逻辑思维能力。

矩道物理3D虚拟仿真实验室它既能训练学生的科学思维，又密切联系生活实际，是历年高考考察的热点，也是高中物理教学中的重点和难点。

学情分析

传送带是应用广泛的一种传动装置，但在学生缺乏生活化情景的状态下，很难用抽象的理论知识去解决实际问题。同时传送带问题涉及的知识点多，不仅运动过程复杂，还需要动态分析，要综合运用运动学、牛顿运动定律及功和能的相关知识解决问题，对学生来说是一大考验。

这就需要教师注意将理论知识与实际相结合，感受物理源于生活、服务于生活的理念，激发其运用物理规律解决生活问题的激情和信念。

教学策略

传送带问题是与实际生活紧密联系的一个物理模型，本专题借助矩道物理虚拟仿真实验平台，给学生建立一个生活化的情景，观察传送带的运行情况，将抽象过程转化为实际现象，让学生对传送带问题有一个基本的认知，从而更好地解决问题。

同时结合学生的认知规律，还可以将受力分析的过程动态可视化、将各物理量的变化图象化展示，帮助学生建立物理观念，形成科学思维习惯，增强科学探究能力和解决实际问题的能力，促进学生学科核心素养的发展。

解题思路

传送带种类较多，情景复杂，有水平、倾斜、平斜交接等类型；物体在传送带上的运动过程复杂、影响因素众多，传送带的倾角、长度、速度大小与方向以及系统的摩擦因数都能影响物体运动状态。

解决传送带问题，首先，要清晰判断摩擦力的有无、大小及方向；其次，要明确物体在初末状态中相对于地面、传送带分别做什么样的运动；最后，要厘清整个系统在运动过程中的能量转化。接下来我们根据不同的情景进行剖析。

情景解析——水平传送带

情景一：物体初速度为v0，传送带以速度v匀速转动，v0和v同向

1.当v0＜v时：

可以看到，如果传送带足够长，物体开始做加速运动，最终与传送带相对静止，共同以速度v匀速运动。

这是因为，物体在传送带上开始受到传送带给物块向右的摩擦力，摩擦力作为驱动力，物体做初速度为v0、加速度为a=gμ的匀加速运动。当物体速度与传送带速度相等时，二者相对静止，物体水平方向合外力为0，做速度为v的匀速运动。

此过程中，物体速度达到v的用时为：

物体相对于地面的距离为：

传送带某一点运动的距离为：

物体相对于传送带的运动距离，即在传送带上留下的痕迹为：

物体的速度、位移、相对位移等相关运动图象为：

当v0=0时，物体在传送带上留下的痕迹最长，为：

其运动图象为：

如果传送带较短，长度L0＜S，则物体一直做加速运动，其运动到传送带右端时的速度为：

2.当v0＞v时：

可以看到，如果传送带足够长，物体先减速，最终与传送带共速。这是因为物体开始受到传送带对它的摩擦力方向向左，为阻力。当物体速度为v时，物体与传送带相对静止，水平方向合外力为0。物体的运动图象为：

情景二：物体初速度为v0，传送带以速度v匀速转动，v0和v反向

1.当传送带较短时：

此时，物体所受摩擦力为阻力，物体做减速运动，加速度大小同样为a=gμ。由于传送带较短，物体滑出传送带时速度并未减到0。

2.当传送带足够长时：

此时，物体会先减速到0，然后摩擦力反向，做同样加速度大小的加速运动。此过程可以分为三段：

第一段：减速段，物体以初速度v0、加速度a=gμ减速到0。

此过程中物体运动时间：

物体相对于地面的运动距离：

传送带上某一点运动的距离：

物体在传送带上的痕迹为二者距离相加，即：

如果传送带速度始终为0时，物体运动情况与此种情况相同，上式中L1为0。

第二段：加速段，物体做初速度为0、加速度a=gμ的加速运动。最终物块回到传送带左端时的速度v’是多少呢？物块最终能否与传送带共速呢？

我们知道，由于加速段和减速段的加速度大小相等，当物块回到传送带左端时相对于地面的运动距离也相同。

如果物体在这段距离内可以达到传送带的速度v，则物体的运动距离为：

求得v0 ≥ v。此时物体返回时的速度就是v。物体在传送带上的痕迹为：

如果物体在这段距离内达不到传送带的速度v，则物体与传送带共速时的运动距离：

求得v0＜v。此时物体返回时的速度与物体初速度大小相等，方向相反。物体在传送带上的痕迹为：

因此，当v0＞v时，物体返回左端时的速度为v；当v0＜v时，物体返回左端时的速度为v0。第三段：共速段，此时v0>v，物体返回左端时与传送带共速。

案例展示

例：

在工厂车间里传送工件时常会用到改变方向的传送装置，如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲匀速运行的速度为v0=3m/s，工件离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传到乙上，工件与甲和乙之间的动摩擦因数均为μ=0.2，乙的宽度足够大，工件不会从右侧滑出，重力加速度为g=10m/s²。

（1）某工件从甲传送带距甲、乙传送带的分界线x0=6m处轻放，问经过多长时间该工件可以到达乙传送带？

（2）若乙的速度也为v0，且乙的长度足够，求工件在乙传送带上的痕迹长度？工件在乙传送带上运动（对地）速度的最小值为多少？

结 语

物理学基于观察和实验构建物理模型。物理模型的构建是解决实际问题的重要方法和途径，对于物理的学习意义重大。利用矩道物理虚拟仿真实验平台，进行合理、直观的物理模型构建，能够从科学的角度对物理知识进行实质化的操作，有利于学生物理观念和科学思维的形成，促进其知识迁移创新学习能力，助力于学科核心素养的提升。

本专题分作两篇介绍，本篇主要介绍水平传送带模型中常遇问题及典型场景，下篇给大家介绍倾斜传送带和圆盘传送带，敬请大家关注！