传送带问题分类解析
传送带问题的归类例析
传送带问题的归类例析传送带模型是一类比较复杂的动力学问题。
它涉及到静摩擦力与滑动摩擦力、力与运动、能量转化、摩擦生热等高中阶段重要的物理基础知识。
因其物理过程多,知识面广,综合性强,灵活性大,能很好地反映学生提取信息,分析问题,解决问题的能力而倍受各地高考命题者的青睐。
本文通过对传送带问题的几种常见模型的情景分析,力图达到化繁为简,化难为易的目的。
一、传送带的物体模型如图1所示,水平传送带(亦可为长木板,如图2所示)足够长,始速度V 0水平向右。
现将质量为m 的小煤块轻放在传送带上,煤块与传送带间的动摩擦因数为μ,试求煤块最终在传送带上留下的痕迹长度与由于摩擦产生的热量。
二、运动模型的突变由于煤块所受外力含摩擦力,因此,其所受外力的合力或加速度存在一定的取值范围。
当煤块与传送带速度达到相等时,两者能否保持相对静止,关键看两者加速度的可能值是否存在交集。
若存在,则保持相对静止,以相同的加速度运动,运动模型发生突变,反之,则要发生相对运动。
三、传送带问题的几种常见运动模型 1、传送带向右做始速度V 0的匀速直线运动由分析知,煤块起始速度小于传送带的速度,相对传送带向左运动,受到传送带对其水平向右的滑动摩擦力,因此,煤块起始向右做始速度为0,加速度为μg 的匀加速直线运动。
当速度增加到V 0时,煤块加速度a 的可能取值范围0≤a ≤μg ,与传送带的加速度a 0=0有交集,则两者将保持相对静止,以相同的速度V 0向右做匀速直线运动。
V —t 图像如图3所示。
煤块在传送带上留下的痕迹长度即为煤块对传送带相对位移的大小(亦即图3中阴影部分的面积)。
令两者速度相等历时t 则 V 0=at ①痕迹的长度 X相=X带-X煤= Vt- 221gtμ②由①②有 X相=gvoμ22摩擦生热 Q=μmg X相=20 21mv2、传送带水平向右做始速度为V0,加速度为a的匀加速直线运动。
(1)若a<μg,对煤块进行分析可知,煤块起始速度小于传送带的速度,相对传送带向左运动,受到传送带对其水平向右的滑动摩擦力,因此,煤块起始向右做始速度为0,加速度为μg的匀加速直线运动。
传送带问题分析
传送带专题分析知识升华一、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样,但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:(1)分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时,正确的理解物体相对于传送带的运动方向,也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的!因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
(2)明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时,不但要分析物体对地的初速度的大小和方向,同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向,这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
(3)弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时,做加速运动,相反时做减速运动;同理,物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时,相对做加速运动,方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析(1)物体对地初速度为零,传送带匀速运动,(也就是将物体由静止放在运动的传送带上)物体的受力情况和运动情况如图1所示:其中V是传送带的速度,V10是物体相对于传送带的初速度,f 是物体受到的滑动摩擦力,V20是物体对地运动初速度。
(以下的说明中个字母的意义与此相同)物体必定在滑动摩擦力的作用下相对于地做初速度为零的匀加速直线运动。
其加速度由牛顿第二定律,求得;在一段时间内物体的速度小于传送带的速度,物体则相对于传送带向后做减速运动,如果传送带的长度足够长的话,最终物体与传送带相对静止,以传送带的速度V共同匀速运动。
(2)物体对地初速度不为零其大小是V20,且与V的方向相同,传送带以速度V匀速运动,(也就是物体冲到运动的传送带上)①若V20的方向与V 的方向相同且V20小于V,则物体的受力情况如图1所示完全相同,物体相对于地做初速度是V20的匀加速运动,直至与传送带达到共同速度匀速运动。
传送带问题分类解析
传送带问题分类解析传送带是应用广泛的一种传动装置,以其为素材的问题以真实物理现象为依据,既能训练学生的科学思维,又能联系科学、生产和生活实际,是很好的能力考查型试题,这类试题大都具有物理情景模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点,是历年高考考查的热点,也是难点。
现通过对传送带问题进行归类解析,从而阐述解决这类问题的基本方法,找出解决问题的关键,揭示这类问题的实质。
一、依托传送带的受力分析问题例题1如图所示,一质量为m的货物放在倾角为α的传送带一起向上或向下做加速运动。
设加速度为α,试求两种情形下货物所受的摩擦力F。
解析:物体向上加速运动时,由于沿斜面向下有重力的分力,所以要使物体随传送带向上加速运动,传送带对货物的摩擦力F必定沿传送带向上。
物体随传送带向下加速运动时,摩擦力的方向要视加速度的大小而定,当加速度为某一合适值时,重力沿斜面向下的分力恰好提供了所需的合外力,则摩擦力为零;当加速度大于这一值时,摩擦力F应沿传送带向下;当加速度小于这一值时,摩擦力F应沿传送带向上。
当物体随传送带向上加速运动时,由牛顿第二定律得:所以,方向沿斜面向上。
物体随传送带向下加速运动时,设沿传送带向上,由牛顿第二定律得:所以。
当时,,与所设方向相同,即沿斜面向上。
当时,,即货物与传送带间无摩擦力作用。
当时,,与所设方向相反,即沿斜面向下。
小结:当传送带上物体所受摩擦力方向不明确时,可先假设摩擦力向某一方向,然后应用牛顿第二定律导出表达式,再结合具体情况进行讨论。
二、依托传送带的相对运动问题例题2一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为。
初始时,传送带与煤块都是静止的。
现让传送带以恒定的加速度开始运动,当其速度达到后,便以此速度做匀速运动。
经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。
求此黑色痕迹的长度。
解析:根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度小于传送带的加速度。
传送带问题
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,只要稍加留心,在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带.近年来“无论是平时训练还是高考,均频繁地以传送带为题材命题”,体现了理论联系实际,体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中.传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)注意:1、水平,加速度a=ug,或a=02、斜面:μ≥tanθ时,物块在加速至与传送带速度相同后,物块将与传送带相对静止,并同传送带一起匀速运动;当μ<tanθ时,物块在获得与传送带相同的速度后仍继续加速.3、受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(三)传送带模型的一般解法1.确定研究对象;2.受力分析和运动分析,(画出受力分析图和运动情景图),注意摩擦力突变对物体运动的影响;3.分清楚研究过程,利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。
题型一、水平传送带上的力与运动情况分析例1水平传送带被广泛地应用于车站、码头,工厂、车间。
如图所示为水平传送带装置示意图,绷紧的传送带AB始终保持v0=2 m/s的恒定速率运行,一质量为m的工件无初速度地放在A处,传送带对工件的滑动摩擦力使工件开始做匀加速直线运动,设工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2 ,AB的之间距离为L=10m ,g取10m/s2.求工件从A处运动到B处所用的时间.例2:如图甲所示为车站使用的水平传送带的模型,传送带长L=8m,以速度v=4m/s沿顺时针方向匀速转动,现有一个质量为m=10kg的旅行包以速度v0=10m/s的初速度水平地滑上水平传送带.已知旅行包与皮带间的动摩擦因数为μ=0.6 ,则旅行包从传送带的A端到B端所需要的时间是多少?(g=10m/s2,且可将旅行包视为质点.)图甲例3(2006年全国理综I第24题)一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为 。
传送带问题分类解析
传送带问题分类解析传送带是应用比较广泛的一种传送装置,以其为素材的物理题大都具有情景模糊、条件隐蔽、过程复杂的特点。
2003年高考最后一题的传送带问题,让很多考生痛失22分,也使传送带问题成为人民关注的热点。
但不管传送带如何运动,只要我们分析清楚物体所受的摩擦力的大小、方向的变化情况,就不难分析物体的状态变化情况。
因为不同的放置,传送带上物体的受力情况不同,导致运动情况也不同,现将传送带按放置情况分析如下: 下面就此类问题分析总结如下:一、水平传送带问题的变化类型例1.如图,水平传送带两个转动轴轴心相距20m ,正在以v =4.0m/s 的速度匀速传动,某物块儿(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数为0.1,将该物块儿从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物块儿将到达传送带的右端(g =10m/s 2) ?解析:物块放到传送带上后先做匀加速运动,若传送带足够长,匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向前做匀速运动物块匀加速间g v a v t μ==1=4s 物块匀加速位移2212121gt at s μ===8m ∵20m>8m ∴以后小物块匀速运动 物块匀速运动的时间s m v s s t 3482012=-=-= ∴物块到达传送带又端的时间为:st t 721=+ 例2.(1)题中,若水平传送带两个转动轴心相距为2.0m ,其它条件不变,则将该物体从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物体将到达传送带的右端(g =10m/s 2)?解析:若平传送带轴心相距2.0m ,则根据上题中计算的结果则2m<8m ,所以物块在两迷的位移内将一直做匀加速运动,因此s g s t 2101.0222=⨯⨯==μ 例3.(1)题中,若提高传送带的速度,可以使物体从传送带的一端传到另一端所用的时间缩短。
为使物体传到另一端所用的时间最短,传送带的最小速度是多少?解析:当物体一直做匀加速运动时,到达传送带另一端所用时间最短,所以传送带最小速度为:s m gs as v /3.620101.0222=⨯⨯⨯===μ变式训练:如图,一物块沿斜面由H 高处由静止滑下,斜面与水平传送带相连处为光滑圆弧,物体滑离传送带后做平抛运动,当传送带静止时,物体恰落在水平地面上的A 点,则下列说法正确的是(BC )。
高考物理——传送带问题专题归类(含答案解析)完整版.doc
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F=△E K+△E P+Q。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F·S 带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f·S 相对(c )如物体无初速,放在水平传送带上,则在整个加速过程中物体获得的动能E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 。
一对滑动摩擦力做的总功等于机械能转化成热能的值。
而且这个总功在求法上比一般的相互作用力的总功更有特点,一般的一对相互作用力的功为W =f 相s 相对,而在传送带中一对滑动摩擦力的功W =f 相s ,其中s 为被传送物体的实际路程,因为一对滑动摩擦力做功的情形是力的大小相等,位移不等(恰好相差一倍),并且一个是正功一个是负功,其代数和是负值,这表明机械能向内能转化,转化的量即是两功差值的绝对值。
传送带类分水平、倾斜两种:按转向分顺时针、逆时针转两种。
传送带类分水平、倾斜两种:按转向分顺时针、 逆时针转两种。
2.传送带问题解题策略
(1)受力分析和运动分析是解题的基础。
首先根据初始条件比较 物体对地的速度v物与v传 的大小与方向,明确物体受到的摩擦力的种类及其规 律,然后分析出物体受的合外力和加速度大小和方向, 再结合物体的初速度确定物体的运动性质。
1、受力情况: 2、运动情况:
FN m Af
G
v
B
①皮带足够长:
L
先匀加速再匀速
②皮带长度一定:
可能一直匀加速,也有可能先加速后匀速。
思考:如果摩擦因数和皮带的长度一定,要使物体 尽快的由A端运动到B端要想什么办法?
可以提高皮带的速度,使得物体一直做匀加速运动。
例2. 如图,传送带与水平地面倾角θ=37º,从A端到B端的距离 L=16m,传送带以v=10m/s的速率逆时针转 动,在传送带的上端A无初速度地放一个质量 为0.5kg的小物体,若已知该物体与传送带 之间的动摩擦因数μ=0.5,求小物体从A端 运动到B端所需的时间是多少? ( g取10m/s2 sin370=0.6 )
解:过程一.物体放在传送带后,受到滑动摩擦力的方向沿斜面 向下,物体沿传送带向下做初速度为零的匀加速运动
mgsin 370 mgcos370 ma1 a1 g(sin370 cos370) 10m / s2
物体加速到与传送带速度相等所用的时间
370
mg
v t1 a1 1s
物体在t1时间内的位移 s
③摩擦力可以是动力,也可以是阻力.
发散思维:若传送带顺时针转动,小物体从A端运动到B端所 需的时间是多少?
解:物体放在传送带后,受到滑动摩擦力的方向沿斜面向上, 由于μ<tanθ,物体沿传送带向下做初速度为零的匀加速运 动.滑动摩擦力的方向不变,此加速运动一直到B端
传送带问题归类分析
(2)功能关系分析 ①对系统:W电= ΔEk+ΔEp+Q ②对物体: WFf+WG =ΔEk
Q= Ff滑·x相对
例3.如图所示的皮带运输机,现假设皮带上只有一袋水泥。
现将一袋水泥无初速的放在皮带的底端,水泥袋在运行过程中
与皮带达到共速,以后上升到最高点。已知一袋水泥的质量为
续加速由mgsin θ-μmgcos θ=ma2
L
-
x1
vt2
1 2
a2t22
解得:t2=1 s 故物体由A端运动到B端的时 间
t=t1+t2=2 s (2)物体与传送带间的相对位移
x相=(vt1-x1)+(L-x1-vt2)=6 m 故Q=μmgcos θ·x相=24 J
拓展1:若传送带沿逆时针方向以v=10 m/s的速度 匀速转动,结果又如何?
滑块一直减速达到左端
右端
v
v0
类型二:倾斜传送带问题
例题2:如图所示,传送带与地面的夹角θ=37°, A、B两端间距L=16 m,传送带以速度v=10 m/s, 沿顺时针方向运动,物体m=1 kg,无初速度地放置 于A端,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,试求:
(1)物体由A端运动到B端的时间;
(2)系统因摩擦产生的热量。
[解析] (1)物体刚放上传送带时受到沿斜面向下的滑动摩擦
力,由牛顿第二定律得: mgsin θ+μmgcos θ=ma1, 设物体经时间t1,加速到与传送带同速,则v=a1t1, x1 可解得:a1=10 m/s2 t1=1 s x1=5 m
1 2
a1t12
因mgsin θ>μmgcos θ,故当物体与传送带同速后,物体将继
高中物理传送带问题(全面)课件
物体沿下坡的传送带下滑
当物体沿下坡的传送带下滑时,重力沿斜面向下的分力使物体加速下滑,摩擦力阻 碍物体下滑。
当物体速度与传送带速度相同时,物体与传送带相对静止,摩擦力消失,物体将做 匀速运动。
物体下滑过程中,若支持力不做功,则重力势能转化为动能,若支持力做负功,则 重力势能转化为动能和内能。
垂直传送带问题
物品在垂直传送带上滑动,需要考 虑物品的初速度、末速度、加速度 以及重力。
传送带问题的解题步骤
分析物体的受力情况
分析物体在传送带上所受的力 ,包括重力、支持力、摩擦力
和可能存在的其他外力。
确定物体的运动状态
根据受力情况确定物体的运动 状态,如静止、匀速直线运动 、匀加速或匀减速运动等。
根据牛顿第二定律,物体所受的合外力等于物体质量与加速 度的乘积,即$F_{合} = ma$。由于物体受到的滑动摩擦力不 变,因此加速度不变,物体将做匀加速运动。
水平传送带上物体减速
当物体在水平传送带上减速时,物体所受的摩擦力方向与传送带的速度方向相反 ,即为滑动摩擦力。由于滑动摩擦力不变,物体的加速度不变,物体将做匀减速 运动。
应用物理公式解题
根据物体的运动状态和所受的 力,应用物理公式求解问题, 如牛顿第二定律、运动学公式 等。
验证答案的合理性
最后需要验证所得答案的合理 性,确保答案符合实际情况和
物理规律。
水平传送带问题
02
水平传送带上的物体加速
物体在水平传送带上加速时,由于受到传送带的摩擦力作用 ,物体的速度会逐渐增加。此时,物体所受的摩擦力与传送 带的速度方向相同,即为滑动摩擦力。
原理
传送带通过与物品之间的摩擦力来传 输物品,这种摩擦力可以是由带子的 拉力产生的静摩擦力,也可以是由带 子与物品之间的滑动摩擦力。
高考力学中的传送带问题归类赏析
高考力学中的传送带问题归类赏析(一)水平放置运行的传送带处理水平放置的传送带问题,首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析,分清物体所受摩擦力是阻力还是动力;其二是对物体进行运动状态分析,即对静态→动态→终态进行分析和判断,对其全过程作出合理分析、推论,进而采用有关物理规律求解.这类问题可分①运动学型;②动力学型;③动量守恒型;④图象型.例1. 如图1-1所示,一平直的传送带以速度v =2m/s 匀速运动,传送带把A处的工件运送到 B处,A、B相距L=10m.从A处把工件无 初速地放到传送带上,经时间t=6s 能传送 到B处,欲用最短时间把工件从A处传到B 处,求传送带的运行速度至少多大. 分析和解答:此题应先分析工件在t=6s 内是任 何种运动,然后作出判断,进而用数学知识来加以处理,使之得出传送带的运行速度至少多大?由题意可知v L t,所以工件在6s 内先匀加速运动,后匀速运动,故有S 1=v21t1①,S 2=v ·t2②.由于t1+t2=t③,S 1+S 2=L④,联立求解①~④得;t1=2s ;v=at 1,a =1m /s 2⑤,若要工件最短时间传送到B处,工件加速度仍为a ,设传送带速度为v’,工件先加速后匀速,同上L=21v’t1+v’t2⑥,又∵t1=a v'⑦,t2=t-t1⑧,联立求解⑥~⑧得L=a v'22+v (t-a v')⑨,将⑨式化简得t=a v'v'L 2+⑩,从⑩式看出a L a v'v'L 22=⨯=常量,故当a v'v'L 2=,即时aL v'2=,其t有最小值.因而v=101aL v ⨯⨯==22m/s =4.47m/s .通过解答可知工件一直加速到B所用时间最短. 评析:此题先从工件由匀加速直线运动直至匀速与传送带保持相对静止,从而求出加速度,再由数学知识求得传送带的速度为何值时,其工件由A到B的时间最短,这正是解题的突破口和关键,这是一道立意较新的运动学考题,也是一道典型的数理有机结合的物理题,正达到了考查学生能力的目的.例2. 如图2-1所示,水平传送带AB长L=8.3m ,质量为M=1kg 的木块随传送带一起以v1=2m/s 的速度向左匀速运动(传送带的传送速度恒定),木块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.当木块运动至最左端A点时,一颗质量为m=20g 的子弹以v0=300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s ,以后每隔1s 就有一颗子弹射中木块,设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同,g 取 10m/s 2. (1)第一颗子弹射入木块并穿出时,木块速度多大?(2)求在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离A点的最大距离.(3)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中?分析和解答:(1)设子弹第一次射穿木块后的速度为v'(方向向右),则在第一次射穿木块的过程中,对木块和子弹整体由动量守恒定律(取向右方向为正)得:mv0-Mv1=mv+Mv',可解得v'=3m/s ,其方向应向右.(2)木块向右滑动中加速度大小为a=μg=5m/s 2,以速度v'=3m/s 向右滑行速度减为零时,所用时间为t1==0.6s ,显然这之前第二颗子弹仍未射出,所以木块向右运动离A点的最大距离S m ==0.9m .(3)木块向右运动到离A点的最大距离之后,经0.4s木块向左作匀加速直线运动,并获得速度 v”,v''=a×0.4=2m/s ,即恰好在与皮带速度相等时第二颗子弹将要射入.注意到这一过图1-1图3-1程中(即第一个1秒内)木块离A点S 1=S m-221)t -a(t 1=0.5m .第二次射入一颗子弹使得木块运动的情况与第一次运动的情况完全相同,即在每一秒的时间里,有一颗子弹击中木块,使木块向右运动0.9m ,又向左移动S '=21×a×0.42=0.4m,每一次木块向右离开A点的距离是0.5m .显然,第16颗子弹恰击中木块时,木块离A端的距离是S 2=15×0.5m=7.5m ,第16颗子弹击中木块后,木块再向右运动L-S 2=8.3m -7.5m =0.8m<0.9m ,木块就从右端B滑出.由此推算,在经过16次子弹射击后木块应从B点滑出.评析:子弹打木块是常见的物理模型.但把子弹打木块的模型搬到皮带上进行,增加了趣味性,也增加了题目的难度.此题考查学生掌握动量守恒定律、牛顿运动定律和运动学的基本规律的应用情况,解答此题的关键是要求学生分析物理过程,建立清晰的物理情景,并注意到过程之间的内在联系,弄清过程之间的重复性和周期性.(二)倾斜放置运行的传送带这种传送带是指两皮带轮等大,轴心共面但不在同一水平线上(不等高),传送带将物体在斜面上传送的装置.处理这类问题,同样是先对物体进行受力分析,而判断摩擦力的方向是关键,正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的切入点和突破口.这类问题通常分为:运动学型;动力学型;能量守恒型. 例3. 如图3-1所示,传送带与地面倾角θ=37°,从A到B长度为16m ,传送带以v=10m/s 的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m=0.5kg 的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5.求物体从A运动到B所需时间是多少.(sin37°=0.6) 物体一沿平行传送带向下的滑动摩擦力,物体受力情况如图3-2所示.物体由静止加速,由牛顿第二定律F=ma可知Fx=mgsinθ+f=ma1① Fy=N-mgcosθ=0② f=μN③联立①②③得a1=g(sinθ+μcosθ)④.代入已知条件可得a1=10m/s 2,物体加速至与传送带速度相等所需的时间v=a1t1则t1= 1a v =1s .再由S =m 1at 121210212⨯⨯==5m ,由于μ<tan θ,即μmgcos θ﹤mgsin θ,物体在重力作用下将继续作加速运动,当物体速度大于传送带速度时,传送带给物体一沿平行传送带向上的滑动摩擦力.此时物体受力情况如图3-3所示.再由牛顿第二定律F=ma得:Fx=mgsinθ-f=ma2⑤,Fy=N-mgcosθ=0⑥,f=μN⑦,联立⑤⑥⑦式得a2=g(sinθ-μcosθ)=2m/s 2.设后一阶段物体滑至底端所用时间为t2,由运动学公式可知L-S =22221at vt +,解得t2=1s(t2=-11s 舍去),所以物体由A到B的时间t=t1+t2=2s . 评析:此题主要用来考查学生分析物理过程和物体的受力分析,运用牛顿第二定律和运动学基本规律来解题的能力,这是一道较好的广为采用的经典倾斜放置运行的传送带例题. 例4.(1998上海高考题)某商场安装了一台倾角为θ=30°的自动扶梯,该扶梯在电压为u=380V 的电动机带动下以v=0.4m/s 的恒定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率P =4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为I=5A ,若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量m=60kg ,g=10m/s2)分析和解答:这台自动扶梯最多可同时载人数的意义是电梯仍能以v=0.4m/s 的恒定速率运动.依题意应有电动机以最大输出功率工作,且电动机做功有两层含义:一是电梯不载人时自动上升;二是对人做功.由能量转化守恒应有:P总=P人+P出,设乘载人数最多为n,则有P=IU+nmgsinθ·v,n=θmgvsinIUP -=25,即n=25人. 评析:此题主要用来考查学生对能量守恒的掌握情况和对题目所给信息的理解.此题要注意的问题是不管扶梯上是否有人,只要扶梯在运动,就要消耗电功.题中所给空载电流本质就是给定扶梯在运行中要消耗的电能值.另外,扶梯对人做功的过程本身是克服重力做功的过程,其重力功率的意义是P人=nmgsin θ·v,此题从功能角度提示了传送带的问题,的确是一道结合生活实际的好例题,给人学以至用的启示.(三)平斜交接放置运行的传送带这种类型一般可分为两种,一是传送带上仅有一个物体运动,二是传送带上有多个物体运动,解题思路与前面两种相仿,都是从力的观点和能量转化守恒角度去思考,挖掘题中隐含的条件和关键语句,从而找到解题突破口和切入点.例5.(2003年全国理综试题)一传送带装置示意如图5-1所示,其中传送带经过AB区域时是水平的,经过BC区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成,未画出),经过CD区域时是倾斜的,AB和CD都与BC相切. 现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上,放置时初速度为零,经传送带运送到D处,D和A的高度差为h. 稳定工作时传送带速度不变,CD 段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为L . 每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对于传送 带静止,且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动). 已知在一段相当长的时间T内,共运送小货箱的数目为N . 这种装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,求电动机的平均输出功率P.分析和解答:此题是2003年的高考理科综合压轴题,分值为22分.该题将物体的运动,功能关系等知识结合于传送带这一实际情境而融为一体,较好地考查了学生综合运用所学知识去解决物理问题的能力.以地面为参考系(下同),设传送带的运动速度为v0,在水平段运输的过程中,小货箱先在滑动摩擦力作用下作初速度为零的匀加速运动,设这段路程为S ,所用时间为t,加速度为a,则对小货箱有221at S =①,v0=at②,在这段时间内,传送带运动的路程为S 0=v0t③,由①②③式可得S 0=2S ④,用f表示小货箱与传送带之间的摩擦力,则传送带对小货箱做功为W=fs=2021mv ⑤,传送带克服小货箱对它的摩擦力做功为W0=fS 0=2×2021mv =mv02⑥,两者之差就是克服摩擦力做功产生的热量Q=mv02⑦.可见,在小货箱加速运动过程中,小货箱获得的动能与发热量相等.T时间内电动机输出的功为W=PT⑧,此功用于增加小货箱的动能、势能以及克服摩擦力发热,即W=Nmv02+Nmgh+NQ⑨,已知相邻两小货箱的距离为L,所以由题意可知v0T=NL⑩,联立⑦~⑩得gh)T L N (T Nm P +=222.评析:此题是一道用来考查学生综合运用物理知识来分析、推理、建模的物理学科内的综合题,它有较好的区分度和难度,是一道较好的高考题.通过解答,我们可以领悟到,高考试题已由过去的强调知识立意已转化成了能力立意,形成了试题难度不大,但能力要求较高,既能为高校选拔高素质的人才,又能使中学物理教学改革步入良性循环的良好局面.传送带问题是以真实物理现象为依据的问题,它既能训练学生的科学思维,又能联系科学、生产和生活实际,因而,这种类型问题具有生命力,当然也就是高考命题专家所关注的问题. 练习:1. 重物A 放在倾斜的皮带传送机上,它和皮带一直相对静止没有打滑,如图所示。
传送带问题分析
B
θ
瞬态共速摩擦力判定
一. 有无摩擦力的判定 假设没有摩擦力,如果施力物体和受力物体之间有相 对滑动,必然有摩擦力;反之则没有。 二. 摩擦力类型的判定 假设受力物体和施力物体间没有相对滑动的条件下, 求解出假设条件下的f,将f和最大静摩擦力fmax 比较。 如果f〉fmax 则为滑动摩擦力,反之为静摩擦力。(说 明:一般情况下将滑动摩擦力f滑视为最大静摩擦力 fmax 。) 特殊情况——即施力物体静止或者匀速直线运动, 可用f方向上除去f后的合力F和比较,如果F〉fmax则为 滑动摩擦力,反之为静摩擦力。
(1)如果传送带静止,物体从A运动 到B所需时间是多少? (2)传送带以v=10m/s 的速率 顺时针转动,物体从A运动到B所需 时间是多少? (3)传送带以v=10m/s 的速率 B 逆时针转动,物体从A运动到B所需时 间是多少? A送机上,它和皮带一 直相对静止没有打滑,如图所示。传送带工作时,关于重 物受到摩擦力的大小,下列说法正确的是: (B) A、重物静止时受到的摩擦力一定小于它斜向上运动 时受到的摩擦力 A B、重物斜向上加速运动时,加速度越大, 摩擦力一定越大 C、重物斜向下加速运动时.加速度 越大.摩擦力一定越大 D、重物斜向上匀速运动时速度 越大,摩擦力一定越大
例1:如图所示,一平直的传送带以速度 V=2m/s匀速运动,传送带把A处的工件运送到B处, A,B相距L=10m。从A处把工件无初速地放到传送 带上,经过时间t=6s,能传送到B处,要用最短的 时间把工件从A处传送到B处,求传送带的运行速 度至少多大?
A
V
B
(二)倾斜放置运行的传送带
例2. 如图所示,传送带与地面倾角θ=370, 从A到B长度为16m.在传送带上端A无初速地放 一个质量为m=0.5kg的物体,它与传送带之间的 动摩擦因数为μ=0.5. (sin370=0.6)
高考物理知识讲解 涉及到传送带问题解析
涉及到传送带问题解析`【学习目标】能用动力学观点分析解决多传送带问题【要点梳理】要点一、传送带问题的一般解法1.确立研究对象;2.受力分析和运动分析,逐一摩擦力f大小与方向的突变对运动的影响;⑴受力分析:F的突变发生在物体与传送带共速的时刻,可能出现f消失、变向或变为静摩擦力,要注意这个时刻。
⑵运动分析:注意参考系的选择,传送带模型中选地面为参考系;注意判断共速时刻并判断此后物体与带之间的f变化从而判定物体的受力情况,确定物体是匀速运动、匀加速运动还是匀减速运动;注意判断带的长度,临界之前是否滑出传送带。
⑶注意画图分析:准确画出受力分析图、运动草图、v-t图像。
3.由准确受力分析、清楚的运动形式判断,再结合牛顿运动定律和运动学规律求解。
要点二、分析物体在传送带上如何运动的方法1、分析物体在传送带上如何运动和其它情况下分析物体如何运动方法完全一样,但是传送带上的物体受力情况和运动情况也有它自己的特点。
具体方法是:(1)分析物体的受力情况在传送带上的物体主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是静摩擦力还是滑动摩擦力。
在受力分析时,正确的理解物体相对于传送带的运动方向,也就是弄清楚站在传送带上看物体向哪个方向运动是至关重要的!因为是否存在物体与传送带的相对运动、相对运动的方向决定着物体是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
(2)明确物体运动的初速度分析传送带上物体的初速度时,不但要分析物体对地的初速度的大小和方向,同时要重视分析物体相对于传送带的初速度的大小和方向,这样才能明确物体受到摩擦力的方向和它对地的运动情况。
(3)弄清速度方向和物体所受合力方向之间的关系物体对地的初速度和合外力的方向相同时,做加速运动,相反时做减速运动;同理,物体相对于传送带的初速度与合外力方向相同时,相对做加速运动,方向相反时做减速运动。
2、常见的几种初始情况和运动情况分析(1)物体对地初速度为零,传送带匀速运动,(也就是将物体由静止放在运动的传送带上)物体的受力情况和运动情况如图1所示:其中V是传送带的速度,V10是物体相对于传送带的初速度,f是物体受到的滑动摩擦力,V20是物体对地运动初速度。
初中传送带问题归纳总结
初中传送带问题归纳总结在初中物理学习中,我们学习了许多与力、运动相关的知识。
其中,传送带问题是一个常见且重要的实际问题。
通过研究与探索传送带问题,我们能够进一步理解力、运动以及其应用。
本文将对初中传送带问题进行归纳总结,帮助同学们深入了解这一概念。
一、传送带的基本概念和作用传送带是一种可以传送物体的设备,通常由带状物体和驱动装置组成。
传送带的作用是在物体之间传递动能,实现物体的输送或搬运。
通过调整传送带的速度和方向,我们可以控制物体的运动。
二、传送带问题的分类1. 速度问题:传送带的速度决定了物体在传送带上的运动速度,该问题要求我们根据给定的速度关系计算物体在传送带上的速度或运动时间。
2. 背靠传送带问题:物体背向传送带运动,通过对传送带和物体的相对速度和方向进行分析,我们可以推导出物体相对于地面的速度以及运动的时间和距离。
3. 传送带长度问题:当传送带长度有限时,该问题要求我们根据给定条件计算在传送带上进行运动的物体所需的时间和速度。
三、解决传送带问题的方法和步骤1. 确定已知量和目标量:通过仔细分析问题,我们需要明确已知的物理量和需要求解的目标量。
2. 建立物理模型:根据已知条件,我们可以建立与传送带问题相关的物理模型,包括传送带的速度、物体的速度以及物体与传送带的相对运动关系。
3. 运用物理原理:根据物理定律和公式,运用运动学知识进行分析和计算,推导出与问题相关的方程式。
4. 解方程求解:根据得到的方程式,进行代数运算和计算,求解出目标量的数值。
5. 检查和解释结果:检查计算结果是否合理,并对结果进行解释和评价。
四、常见传送带问题的应用案例1. 工业生产线:传送带被广泛应用于各类工业生产线上,用于物料的输送和装配,通过合理调控传送带的速度和方向,实现自动化生产。
2. 邮政快递:传送带在快递分拣中起到了重要作用,能够将包裹从一个地方传输到另一个地方,提高效率和准确性。
3. 商场收银台:商场收银台通常使用传送带将商品从顾客手中传送到收银员面前,方便商品的清点和结算。
传送带问题归类分析
传 送 带 问 题 归 类分 析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,只要稍加留心,在工厂、车站、机场、装卸码头随处可见繁忙运转的传送带.近年来“无论是平时训练还是高考,均频繁地以传送带为题材命题”,体现了理论联系实际,体现了把物理知识应用于日常生活和生产实际当中.本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.首先,概括下与传送带有关的知识:(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v 物与v 带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsin θ与f 的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F =△E K +△E P +Q 。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F·S 带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f·S 相对(c )如物体无初速,放在水平传送带上,则在整个加速过程中物体获得的动能E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 。
(完整版)高考物理——传送带问题专题归类(含答案解析)
传送带问题归类分析传送带是运送货物的一种省力工具,在装卸运输行业中有着广泛的应用,本文收集、整理了传送带相关问题,并从两个视角进行分类剖析:一是从传送带问题的考查目标(即:力与运动情况的分析、能量转化情况的分析)来剖析;二是从传送带的形式来剖析.(一)传送带分类:(常见的几种传送带模型)1.按放置方向分水平、倾斜和组合三种;2.按转向分顺时针、逆时针转两种;3.按运动状态分匀速、变速两种。
(二)传送带特点:传送带的运动不受滑块的影响,因为滑块的加入,带动传送带的电机要多输出的能量等于滑块机械能的增加量与摩擦生热的和。
(三)受力分析:传送带模型中要注意摩擦力的突变(发生在v物与v带相同的时刻),对于倾斜传送带模型要分析mgsinθ与f的大小与方向。
突变有下面三种:1.滑动摩擦力消失;2.滑动摩擦力突变为静摩擦力;3.滑动摩擦力改变方向;(四)运动分析:1.注意参考系的选择,传送带模型中选择地面为参考系;2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢?还是继续加速运动?3.判断传送带长度——临界之前是否滑出?(五)传送带问题中的功能分析1.功能关系:W F=△E K+△E P+Q。
传送带的能量流向系统产生的内能、被传送的物体的动能变化,被传送物体势能的增加。
因此,电动机由于传送工件多消耗的电能就包括了工件增加的动能和势能以及摩擦产生的热量。
2.对W F 、Q 的正确理解(a )传送带做的功:W F =F·S 带 功率P=F× v 带 (F 由传送带受力平衡求得) (b )产生的内能:Q=f·S 相对(c )如物体无初速,放在水平传送带上,则在整个加速过程中物体获得的动能E K ,因为摩擦而产生的热量Q 有如下关系:E K =Q=2mv 21传 。
一对滑动摩擦力做的总功等于机械能转化成热能的值。
而且这个总功在求法上比一般的相互作用力的总功更有特点,一般的一对相互作用力的功为W =f 相s 相对,而在传送带中一对滑动摩擦力的功W =f 相s ,其中s 为被传送物体的实际路程,因为一对滑动摩擦力做功的情形是力的大小相等,位移不等(恰好相差一倍),并且一个是正功一个是负功,其代数和是负值,这表明机械能向内能转化,转化的量即是两功差值的绝对值。
传送带(解析版)--动力学中的九类常见问题
动力学中的九类常见问题传送带【模型精讲】1.水平传送带问题情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)v 0>v 时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)v 0<v 时,可能一直加速,也可能先加速再匀速情景3(1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端(2)传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端。
其中v 0>v 返回时速度为v ,当v 0<v 返回时速度为v 0解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。
(1)若物块的速度与传送带的速度方向相同,且v 物<v 带,则传送带对物块的摩擦力为动力,物块做加速运动。
(2)若物块的速度与传送带的速度方向相同,且v 物>v 带,则传送带对物块的摩擦力为阻力,物块做减速运动。
(3)若物块的速度与传送带的速度方向相反,传送带对物块的摩擦力为阻力,物块做减速运动;当物块的速度减为零后,传送带对物块的摩擦力为动力,物块做反向加速运动。
(4)若v 物=v 带,看物块有没有加速或减速的趋势,若物块有加速的趋势,则传送带对物块的摩擦力为阻力;若物块有减速的趋势,则传送带对物块的摩擦力为动力。
2.倾斜传送带问题情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a 1加速后再以a 2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先加速后匀速(4)可能先减速后匀速(5)可能先以a 1加速后再以a 2加速(6)可能一直减速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速(4)可能先减速,再反向加速,最后匀速(5)可能一直减速 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用。
如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定滑动摩擦力的大小和方向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。
当物体速度与传送带速度相同时,物体所受的摩擦力的方向有可能发生突变。
传送带问题
传送带问题引言传送带是一种常见的物流搬运设备,广泛应用于电子工厂、仓储中心等行业。
然而,在实际应用过程中,由于各种原因,传送带可能会出现问题,影响生产效率。
本文将针对传送带问题展开讨论和分析,介绍传送带问题的常见类型、原因和解决方法,以及如何提高传送带的使用寿命和效率。
传送带问题的常见类型1.传送带松动:传送带在长时间使用后,可能会出现松动的情况。
这会导致物料在传送过程中出现位置偏移、跑偏等问题。
2.传送带断裂:由于长时间的使用或外界撞击等原因,传送带可能会发生断裂,导致物料无法正常传输,影响生产进程。
3.传送带漏料:传送带在物料传输过程中,可能会出现漏料的情况。
这会导致物料损失和浪费,同时也会影响生产效率。
4.传送带堵塞:如果物料在传送带上堆积过多,堵塞的现象将会发生。
这会导致传送带运转困难,甚至停机。
传送带问题的原因1.设备老化:长时间使用后,传送带的零部件可能会磨损或老化,导致松动、断裂等问题的发生。
2.不合理的使用和维护:如果操作人员未按照操作规程正确使用和维护传送带,例如没有及时紧固传送带,没有进行定期润滑等,就会容易出现问题。
3.物料特性:某些特殊物料,如尖锐或有较高温度的物料,会对传送带产生损坏或磨损。
4.外界因素:如恶劣的环境条件、外力撞击等,都可能对传送带造成损坏或故障。
解决传送带问题的方法1.定期检查和维护:定期检查传送带的紧固件、托辊等零部件,确保传送带的稳定运行。
及时更换磨损严重的零部件,定期清理传送带上的杂物。
2.加强操作人员培训:提高操作人员的操作和维护技能,确保他们能正确使用和维护传送带。
操作人员应定期进行培训,了解传送带的使用注意事项和维护方法。
3.优化物料流程:对于容易漏料或堵塞的物料,可以考虑调整物料流程,使用更合适的传送带或增加辅助设备,以提高传送带的效率和稳定性。
4.引入自动化设备:通过引入传感器、自动控制系统等自动化设备,可以实现对传送带的实时监测和控制,及时发现和解决问题,提高生产效率和传送带的寿命。
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传送带问题分类解析
传送带是应用比较广泛的一种传送装置,以其为素材的物理题大都具有情景模糊、条件隐蔽、过程复杂的特点。
2003年高考最后一题的传送带问题,让很多考生痛失22分,也使传送带问题成为人民关注的热点。
但不管传送带如何运动,只要我们分析清楚物体所受的摩擦力的大小、方向的变化情况,就不难分析物体的状态变化情况。
因为不同的放置,传送带上物体的受力情况不同,导致运动情况也不同,现将传送带按放置情况分析如下: 下面就此类问题分析总结如下:
一、水平传送带问题的变化类型
例1.如图,水平传送带两个转动轴轴心相距20m ,正在以v =4.0m/s 的速度匀速传动,某物块儿(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数为0.1,将该物块儿从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物块儿将到达传送带的右端(g =10m/s 2) ?
解析:物块放到传送带上后先做匀加速运动,若传送带足够长,匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向前做匀速运动 物块匀加速间g v a v t μ==1=4s 物块匀加速位移2212
121gt at s μ===8m ∵20m>8m ∴以后小物块匀速运动 物块匀速运动的时间s m v s s t 34
82012=-=-= ∴物块到达传送带又端的时间为:s
t t 721=+ 例2.(1)题中,若水平传送带两个转动轴心相距为2.0m ,其它条件不变,则将该物体从传送带左端无初速地轻放在传送带上,则经过多长时间物体将到达传送带的右端(g =10m/s 2)? 解析:若平传送带轴心相距2.0m ,则根据上题中计算的结果则2m<8m ,所以物块在两迷的位移内将一直做匀加速运动,因此s g s t 210
1.0222=⨯⨯==μ 例3.(1)题中,若提高传送带的速度,可以使物体从传送带的一端传到另一端所用的时间缩短。
为使物体传到另一端所用的时间最短,传送带的最小速度是多少?
解析:当物体一直做匀加速运动时,到达传送带另一端所用时间最短,所以传送带最小速度为:s m gs as v /3.620101.0222=⨯⨯⨯===μ
变式训练:如图,一物块沿斜面由H 高处
由静止滑下,斜面与水平传送带相连处为光滑
圆弧,物体滑离传送带后做平抛运动,当传送
带静止时,物体恰落在水平地面上的A 点,则
下列说法正确的是(BC )。
A .当传送带逆时针转动时,物体落点一定在
A 点的左侧
B .当传送带逆时针转动时,物体落点一定落在A 点
C .当传送带顺时针转动时,物体落点可能落在A 点
D .当传送带顺时针转动时,物体落点一定在A 点的右侧
二.倾斜传送带问题的变化类型
例1:如图所示,倾斜传送带与水平方向的夹角为θ=37°,
将一小物块轻轻放在正在以速度v =10m/s 匀速逆时针传动的传送带的上端,物块和传送带之间的动摩擦因数为µ=
0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小),传送带两皮
带轮轴心间的距离为L =29m ,求将物块从顶部传到传送带
底部所需的时间为多少(g =10m/s2) ?
解析:物块放到传送带上后,沿斜面向下做匀加速直线运动,开始相对于传动带向后运动,受到的摩擦力向前(物体受力如图所示),所以:
mg G = (1)
θsin G N =;(2) N f μ= (3) ma mg mg =+θμθcos sin (4) 由以上四式可得:21/10cos sin s m g g a =+=θμθ 当物体加速到与传送带同速时,位移为:m L m a v
s 295221=<== s a v t 111==
物块加速到与传送带同速后,由于θμθcos sin mg mg >,所以物块相对于传送带向下运动,摩擦力变为沿斜面向上(受力如图示)所以加速度为
22/2cos sin s m mg g a =-=θμθ
s t t a vt s L s 22
1222212=⇒+=-= 因此物体运动的总时间为s t t t 321=+=
例2:上题中若8.0=μ,物块下滑时间为多少?
解析:若8.0=μ,开始(即物块与传送带同速前)物体运动情况与上题相同,即s t 11=,当物块与传送带同速后,由于θμθcos sin mg mg <,所以物块与传送带同速后与传送带一起做匀速运动,则s v s L t 4.212=-=,因此时间为:s t t t 4.321=+=。
变式训练:(如图所示)传送带与水平方向夹角为θ,当传送带静止时,在传送带上端轻放一小物块A ,物块下滑到底端时间为T ,则下列说法正确的是(BD )。
G
G 2
G 1 G G 2 G
1
A.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间一定大于t Array B.当传送带逆时针转动时,物块下滑的时间一定等于t C.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间可能等于t
D.当传送带顺时针转动时,物块下滑的时间一定小于t。