2024年高中物理 傳送帶

高中物理模型盤點(diǎn)(四)傳送帶模型

物理模型盤點(diǎn)——傳送帶模型

一、模型特征

1.水平傳送帶模型

項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況

(1)可能一直加速

情景1

O____O(2)可能先加速后勻速

井義、(1)%>P時(shí)，可能一直減速，也可能先減速再勻速

情景2

Q____O(2)及O時(shí)，可能一直加速，也可能先加速再勻速

(1)傳送帶較短時(shí)，滑塊一直減速達(dá)到左端

%

，卜士-Qd——?)(2)傳送帶較長(zhǎng)時(shí)，滑塊還要被傳送帶傳回右端。其

中及〉/返回時(shí)速度為V,當(dāng)?shù)摹?返回時(shí)速度為Vo

2.傾斜傳送帶模型

項(xiàng)目圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況

(1)可能一直加速

情景1

(2)可能先加速后勻速

(1)可能一直加速

，卜士-Q(2)可能先加速后勻速

(3)可能先以&加速后以a2加速

(1)可能一直加速

(2)可能一直勻速

(3)可能先加速后勻速

情景3

戶(4)可能先減速后勻速

(5)可能先以助加速后以a2加速

(6)可能一直減速

(1)可能一直加速

情景4產(chǎn)(2)可能一直勻速

(3)可能先減速后反向加速

（4）可能一直減速

二、傳送帶模型的一般解法

①確定研究對(duì)象；

②分析其受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，（畫出受力分析圖和運(yùn)動(dòng)情景圖），注意摩擦力突變對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響;

③分清楚研究過程，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解未知量。

④分析流程

三、傳送帶中的功能關(guān)系

力做的功含義功的計(jì)算式引起的能量變化

①傳送帶對(duì)物體即傳送帶對(duì)物體的摩擦力做的功，等于Wf=fa物等于物體機(jī)械能的變化量

做的功力乘物體的位移V^=AEk+AEp

②物體對(duì)傳送帶即傳送帶克服摩擦力做的功，等于力乘明=辦傳等于外力做的功（勻速傳送

做的功傳送帶的位移帶），即消耗的電能叼=E電

③系統(tǒng)內(nèi)一對(duì)滑即一對(duì)作用的滑動(dòng)摩擦力和反作用力做W一對(duì)/="/滑相對(duì)等于產(chǎn)生的內(nèi)能

動(dòng)摩擦力做的功的功，等于力乘相對(duì)位移Q=f滑.%相對(duì)

=

④電動(dòng)機(jī)做的功即牽引力對(duì)傳送帶做的功，等于牽引力WFFX傳將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)

乘傳送帶的位移能WF=A&+A￡P(guān)+Q

四、摩擦力做功的分析方法

（1）無論是滑動(dòng)摩擦力，還是靜摩擦力，計(jì)算做功時(shí)都是用力與對(duì)地位移的乘積.

（2）摩擦生熱的計(jì)算：公式。=4%相對(duì)中x相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)

時(shí)，則x相對(duì)為總的相對(duì)路程.a為滑動(dòng)摩擦力，靜摩擦力作用時(shí)，因?yàn)橐粚?duì)靜摩擦力做的總功為零，所以

不會(huì)生熱。

五、傾斜傳送帶上的功能關(guān)系

六、注意事項(xiàng)

1.傳送帶模型中要注意摩擦力的突變

①滑動(dòng)摩擦力消失②滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力③滑動(dòng)摩擦力改變方向

2.傳送帶與物體運(yùn)動(dòng)的牽制。

牛頓第二定律中a是物體對(duì)地加速度，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中S是物體對(duì)地的位移，這一點(diǎn)必須明確。

3.分析問題的思路：

初始條件一相對(duì)運(yùn)動(dòng)一判斷滑動(dòng)摩擦力的大小和方向一分析出物體受的合外力和加速度大小和方向一

由物體速度變化再分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)來判斷以后的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。

典例*如圖所示，水平傳送帶兩端相距x=8m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.6,工件滑上/

端時(shí)速度VA=10m/s,設(shè)工件到達(dá)8端時(shí)的速度為VB?(取g=10m/s2)

(1)若傳送帶靜止不動(dòng)，求。；

(2)若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，工件還能到達(dá)6端嗎？若不能，說明理由；若能，求到達(dá)6點(diǎn)的速度”;

(3)若傳送帶以F=13m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求比及工件由4到6所用的時(shí)間。

【答案】(1)2m/s(2)能,2m/s(3)13m/s0.67s

【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律可知Bmg=ma,則a=〃g=6m/s：且i4=2ax,故。=2m/s。

(2)能。當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工件受力不變，其加速度不發(fā)生變化，仍然始終減速，故工件到達(dá)夕

端的速度0=2m/so

【名師點(diǎn)睛】

分析傳送帶問題的關(guān)鍵，要注意抓住兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻：一是初始時(shí)刻，根據(jù)物體速度/物和傳送帶速度〃

傳的關(guān)系確定摩擦力的方向，二是當(dāng)y物=丫傳時(shí)(速度相等是解決問題的轉(zhuǎn)折點(diǎn))，判斷物體能否與傳送帶保

持相對(duì)靜止。

典例*如圖所示為皮帶傳輸裝置示意圖的一部分，傳送帶與水平地面的傾角”37。,48兩端相距5.0m,質(zhì)

量為〃=10例的物體以外=6.OWs的速度沿47方向從4端滑上傳送帶,物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相

同，均為0.5.傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的速度為v,(爐\0N/kg,sin37°=0.6cos37。=0.8)求：

(1)若傳送帶速度片6.Qmls,物體從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)所需的時(shí)間；

(2)若傳送帶速度-4.0Ws,物體從4點(diǎn)到達(dá)6點(diǎn)所需的時(shí)間又是多少；

(3)若物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處為0.8,且傳送帶順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的速度片6.0/s,求物體從A點(diǎn)到達(dá)

B點(diǎn)所需的時(shí)間；

【答案】(1)1s(2)2.2s(3)-s

6

【解析】(1)開始時(shí)物體的初速度等于傳送帶的速度，根據(jù)受力及牛頓第二定律求出物體的加速度，結(jié)合

位移公式求解；(2)若傳送帶速度v=4.0m/s,開始物體相對(duì)傳送帶上滑，合力沿傳送帶向下，做減速運(yùn)動(dòng)，

當(dāng)物體達(dá)到與傳送帶速度相等后繼續(xù)做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解；

(3)當(dāng)動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.8>tan37°時(shí)，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)；

【詳解】

(1)若傳送帶速度u=6.0?n/s,而且由于〃=0.5Vta7i37°,即Mgsin。>pMgcos。,所以物體相對(duì)斜面向

下運(yùn)動(dòng)，物體的加速度沿斜面向下，即物體沿傳送帶減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有：Mgsind—(iMgcosd=

Ma19解得：a1=gsinB—[igcosB=2mJs2位移:L-vot—解得：t=Is(t=5s舍去)；(2)若

傳送帶速度u=4.0zn/s,設(shè)物體速度大于傳送帶速度時(shí)加速度大小為g,由牛頓第二定律得：MgsinO+

liMgcosO=Ma2

解得：a=10m/s2,方向沿斜面向下設(shè)經(jīng)過時(shí)間h物體的速度與傳送帶速度相同，匕="也=0.2s

2a2

通過的位移：%1=3二％=VI設(shè)物體速度等于傳送帶速度以后物體繼續(xù)減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)物體的加速度

2a2

為。3

則：Mgsind—fiMgcosd—Ma3,即<23=Zm/s2

物體繼續(xù)減速，設(shè)經(jīng)七2速度到達(dá)傳送帶B點(diǎn)，L一XI=譏2—：Cl3詒解得：t2=2s,