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1、傳送帶問題探究傳送帶是應(yīng)用廣泛的一種傳動裝置,以其為素材的問題以真實物理現(xiàn)彖為依據(jù),它既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維,又能聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實際,是很好的能力考查型試題,這類試題大都具冇物理情景模糊、條件隱蔽、過程復(fù)雜等特點,若物體是輕輕地放在了勻速運動的傳送帶上,那么物體一定要和傳送帶之間產(chǎn)生相對滑動,物體和傳送帶一定同時受到方向相反的滑動摩擦力。關(guān)于物體所受滑動摩擦力的方向判斷有兩種方法:一是根據(jù)滑動摩擦力一定要阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢,先判斷物體和對傳送帶的運動方向,可用假設(shè)法,若無摩擦,物體將停在
2、原處,則顯然物體相對傳送帶有向后運動的趨勢,因此物體要受到沿傳送帶前進方向的摩擦力,由牛頓第三定律,傳送帶要受到向后的阻礙它運動的滑動摩擦力;二是根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的作用效果來分析它的方向,物體只所以能由靜止開始向前運動,則一定受到向前的動力作用,這個水平方向上的力只能由傳送帶提供,因此物體一定受沿傳送帶前進方向的摩擦力,傳送帶必須要由屯動機帶動才能持續(xù)而穩(wěn)定地工作,屯動機給傳送帶提供動力作用,那么物體給傳送帶的就是阻力作用,與傳送帶的運動方向相反。若物體是靜置在傳送帶上,與傳送帶一?起由靜止開始加速,若物體與傳
3、送帶之間的動摩擦因數(shù)較大,加速度相對較小,物體和傳送帶保持相對靜止,它們之間存在著靜摩擦力,物體的加速就是靜摩擦力作用的結(jié)果,因此物體一定受沿傳送帶前進方向的摩擦力;若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)較小,加速度相對較大,物體和傳送帶不能保持相對靜止,物體將跟不上傳送帶的運動,但它相對地面仍然是向前加速運動的,它們Z間存在著滑動摩擦力,同樣物體的加速就是該摩擦力的結(jié)果,因此物體一定受沿傳送帶前進方向的摩擦力。若物體與傳送帶保持相對靜止一起勻速運動,則它們Z間無摩擦力,否則物體不可能勻速運動。若物體以大于傳送帶的速
4、度沿傳送帶運動方向滑上傳送帶,則物體將受到傳送帶提供的使它減速的摩擦力作用,直到減速到和傳送帶有相同的速度、相對傳送帶靜止為止。因此該摩擦力方向一定與物體運動方向相反。若物體與傳送帶保持相對靜止一起勻速運動一段時間后,開始減速,因物體速度越來越小,故受到傳送帶提供的使它減速的摩擦力作用,方向與物體的運動方向相反,傳送帶則受到與傳送帶運動方向相同的摩擦力作用。若傳送帶是傾斜方向的,情況就更為復(fù)朵了,因為在運動方向上,物體要受重力沿斜面的下滑分力作用,該力和物體運動的初速度共同決定相對運動或相對運動趨勢方向。學(xué)生
5、初次遇到〃皮帶傳送〃類型的題目,由于皮帶運動,物體也滑動,就有點理不清頭緒了。解決這類題口的方法如下:選取研究對象,對所選研究對彖進行隔離處理,就是一個化難為簡的好辦法。對輕輕放到運動的傳送帶上的物休,由于相對傳送帶向后滑動,受到沿傳送帶運動方向的滑動摩擦力作用,決定了物體將在傳送帶所給的滑動摩擦力作用下,做勻加速運動,直到物體達到與皮帶相同的速度,不再受摩擦力,而隨傳送帶一起做勻速直線運動。傳送帶一宜做勻速直線運動,要想再把兩者結(jié)合起來看,則需畫一運動過程的位移關(guān)系圖就可讓學(xué)生輕松把握。一、依托傳送帶的受力
6、分析問題例1如圖1所示,一質(zhì)量為詹的貨物放在傾角為二的傳送帶一起向上或向下做加速運動。設(shè)加速度為二,試求兩種情形下貨物所受的摩擦力三。解析:物體麻向上加速運動時,由于沿斜面向下有重力的分力,所以要使物體隨傳送帶向上加速運動,傳送帶對貨物的摩擦力F必定沿傳送帶向上。物體隨傳送帶向下加速運動時,摩擦力的方向要視加速度的大小而定,當(dāng)加速度為某一合適值吋,重力沿斜面向下的分力恰好提供了所需的合外力,則摩擦力這零;當(dāng)加速度大于這一值時,摩擦力三應(yīng)沿傳送帶向下;當(dāng)加速度小于這一值時,摩擦力戸應(yīng)沿傳送帶向上。當(dāng)物體隨傳送帶
7、向上加速運動時,由牛頓第二定律得:A啊弘4*所以方向沿斜面向上。物體隨傳送帶向卜?加速運動時,設(shè)三沿傳送帶向上,由牛頓第二定律得:所以F=當(dāng)“<&晶°時,F(xiàn)>0,與所設(shè)方向相同,即沿斜面向上。當(dāng)<>=???時,F(xiàn)=0,即貨物與傳送帶間無摩擦力作用。當(dāng)時,F(xiàn)<0,與所設(shè)方向相反,即沿斜面向下。小結(jié):當(dāng)傳送帶上物體所受摩擦力方向不明確時,可先假設(shè)摩擦力向某一方向,然后應(yīng)用牛頓第二定律導(dǎo)出表達式,再結(jié)合具體情況進行討論.二、依托傳送帶的相對運動問題例2—水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點),煤塊與傳送帶Z間
8、的動摩擦因數(shù)為廠。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度引開始運動,當(dāng)其速度達到二后,便以此速度做勻速運動。經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度。解析:根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動,煤塊的加速度匸小于傳送帶的加速度%。根據(jù)牛頓定律,可得:"您設(shè)經(jīng)歷時間匸,傳送帶由靜止開始加速到速度等于*,煤