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传送带上有关摩擦力的分析

传送带上有关摩擦力的分析
传送带上有关摩擦力的分析

从传送带看有关摩擦力的分析

河北迁西一中王影

摩擦力问题是中学物理力学部分的重点和难点,一些同学往往因为对该部分的迷惑而对物理丧失信心。下面笔者试图通过对传送带中摩擦力的分析达到解惑之目的。

一. 水平传送带问题

水平传送带问题比较简单,一般主要分析传送带上的物体、传送带以及轮上各点所受摩擦力的情况。

例题1 水平传送带的装置如图1所示,O1为主动轮,O2为从动轮。当主动轮顺时针匀速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上。开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端。在传送的过程中,若皮

带和轮不打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在连线上)所受摩擦力情况正确的是()。

图1

①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上的滑动摩擦力

②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向下的滑动摩擦力

③在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向上的静摩擦力

④在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力

A. ①②

B. ①④

C. ②③

D. ③④

解析:在AC段上,当物体轻轻放在传送带上时,传送带相对于物体向右运动(开始传送带的速度大于物体的速度),物体给传送带一个向左的滑动摩擦力,由作用力和反作用力的关系可知,传送带给物体一个向右的摩擦力,从而使物体加速前进。当物体运动到CB段上时,物体和传送带之间没有相对运动,此时它们之间无摩擦力。

主动轮、从动轮、皮带之间的转动关系:主动轮皮带从动轮,即主动轮先转,带动皮带运转,皮带又带动从动轮运转。在Q点轮子相对于皮带有向上运动的趋势,故皮带给轮子一个向下的摩擦力,同时轮子给皮带一个向上的摩擦力,此力拉动皮带运动。同时,在皮带上的P点相对于从动轮有向下运动的趋势,则从动轮给一个皮带一个向上的摩擦力,同时,皮带给从动轮一个向下的摩擦力,从动轮在该摩擦力的作用下运动。因此本题正确的选项为C。

二. 倾斜传送带问题

(1)物体和传送带一起匀速运动

匀速运动说明物体处于平衡状态,则物体受到的摩擦力和重力沿传送带的分力等大方

向,即物体所受到的静摩擦力的方向向上,大小为。

(2)物体和传送带一起加速运动

①若物体和传送带一起向上加速,传送带的倾角为,则对物体有

即物体所受到的静摩擦力方向向上,大小为

②物体和传送带一起向下加速运动,则静摩擦力的大小和方向决定于加速度a的大小。

当时,无静摩擦力。

当时,此时有

即物体所受到的摩擦力方向向下,其大小为

在这种情况下,重力向下的分力不足以提供物体的加速度a,物体有相对于传送带向上的运动趋势,所受到的静摩擦力向下以弥补重力分力的不足。

当时,此时有

即物体受到的静摩擦力的方向向上,其大小为

此时重力向下的分力提供物体向下的加速度过剩,物体有相对于传送带向下的运动趋势,必受到向上的摩擦力。

例题2 皮带传送机的皮带与水平方向的夹角为,如图2所示。将质量为m的小物块放在皮带传送机上,随皮带一起向下以加速度a做匀加速直线运动,则下列说法中正确的是()。

①小物块所受到的支持力的方向一定垂直于皮带指向物块

②小物块所受到的静摩擦力的方向一定沿皮带斜向下

③小物块所受到的静摩擦力的大小可能等于

④小物块所受到的重力和摩擦力的合力的方向一定沿斜面方向

A. ①②

B. ①③

C. ②④

D. ③④

图2

解析:由前面的分析可知,由于本题中物体的加速度a和的大小关系不确定,

故物体所受到的静摩擦力的大小和方向就不确定,因此正确的选项为B。

三. 关于摩擦力问题的扩展

由于摩擦力问题可以引发关于运动、相对运动和能量的转化等问题,因此它们也成了历年高考的热点。

例题3(2003年全国高考)一传送带装置示意如图3,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。

图3

以地面为参考系,设传送带的速度为。在水平段运输的过程中,小货箱先在滑动摩

擦力作用下做匀加速直线运动。设这段路程S,所用时间为t,加速度为a,则对小箱有

在这段时间内,传送带运动的路程为

设小箱与传送带之间的滑动摩擦力为f,则传送带对小箱做功为

在小箱运动过程中由于摩擦而产生的热量为

可见,在此过程中,小箱获得的动能与发热量相等。

在传送带的倾斜部分,由于静摩擦力的作用使小箱的重力势能增加,每运一箱增加的重力势能为

由功能原理可知,电动机输出的总功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩

擦力发热,即有

由已知相邻小箱的距离为L,所以

联立以上各式可得

高中物理论文传送带上的摩擦力问题

传送带上的摩擦力问题 近年高考中与传送带运动相联系的问题多次出现,考题中虽然都是物体和传送带的运动模型却从不同的角度考查了考生对知识的认识和理解,充分体现了高考注重主干知识和灵活多变的特点。而有关传送带与运送的物体间的摩擦力则是解决此类问题的一个关键,下面围绕此类问题,结合一些实际问题,分别对水平皮带和倾斜皮带上的动摩擦和静摩擦问题进行讨论 1、当物体与传送带间相对静止时,可有静摩擦力或无摩擦力,具体情况要结合物体的运动 及受力情景而定。 例题1.如图所示,一质量为m的物体放在水平传送带上随着传送带一道向右运动,试求在下列情景下,物体受到的摩擦力。①随水平传送带一道匀速运动;②随水平传送带水平向右以加速度大小a匀加速运动;③随水平传送带水平向右以加速度大小a匀减速运动。 解析: ①当物体随传送带水平向右匀速直线运动时,如图所示,只受重力和动支持力,处于二力平衡;此时,不受摩擦力的作用。 ②此时,竖直方向只受重力和支持力,处于二力平衡;但由力学牛顿运动定律可知,水平方向有向右的静摩擦力,其大小f=ma,受力如图所示。 ③此时,竖直方向只受重力和支持力,处于二力平衡;但水平方向有向左的静摩擦力,其大小f=ma,如图所示。 例题2.如图所示,一质量为m的物体放在斜角为 传送带上随着传送带一道运动。试求在下列情景下, 物体受到的摩擦力。①随传送带一道匀速运动,②随传 送带一道向上以加速度大小a匀加速运动,③随传送带 一道向下以加速度大小a匀加速运动。 解析: N G

①随传送带一道匀速运动时,由于处于平衡状态,因而受力如图所示。 由物体的的平衡条件可知,此时静摩擦力沿斜面向上,大小f=mgsin α。与物块的运动方向无关 ②随传送带向上以加速度大小a 匀加速运动时,此时受力如图所示,由力学牛顿运动定律可得,f -mgsin α=ma ,此时静摩擦力f =mgsin α+ma 。 若物体随传送带一道向下以加速度a 做匀减速的情形与此相同 ③随水平传送带向下以加速度大小a 匀加速运动时,此时由于 a 与gsin α的大小关系不定,因而静摩擦力f 的大小与方向不能确定,故而受力如图所示( f 的方向未定)。 如a =gsin α,则此时f =0 如a >gsin α,则由力学牛顿运动定律可知,此时静摩擦力f 的方向沿斜面向下, 有mgsin α+f =ma ,f =ma -mgsin α 如a <gsin α,则由力学牛顿运动定律可知,此时静摩擦力f 的方向沿斜面向上, 有mgsin α-f =ma ,f =mgsin α-ma 2.当物体与传送带间相对滑动时,其滑动摩擦力的大小须根据具体情况来确定。方向则与皮带与物块之间的相对运动方向相反。 例题3.如图所示足够长的水平皮带以速度v 1匀速运行,光滑水平面上的物块以速度 v 2匀速滑向皮带,问最终物块离开皮带的速度为多少? 解析: 物块水平向左滑入皮带相对于皮带向左运动,所以受到水平向右的滑动摩擦力做加速度为g μ的匀减速直线运动到零后反向,但速度小于v 1所以相对于皮带而言还是水平向左运动受水平向右的摩擦力作用做加速度为g μ的匀加速直线运动 F a v v 2

皮带传送中的摩擦力问题

皮带传送中的摩擦力问题 武安市第一中学 杨方华 摩擦力是高中物理教学的一个重点,也是一个难点,而传送带中的摩擦力问题更是难点中的难点。为了帮助学生更好的理解这部分内容,我根据多年的教学经验,总结了关于皮带传送中的各种可能存在的问题,希望对各位同仁及学生能有所帮助。 一、 传送带的构造 如右图所示,设左轮O 为主动轮,右轮O ′为从动轮。 二、 知识要点 1、根据两物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向判断摩擦力的方向,再根据受力情况判断物体的运动性质。 例如:上图中(皮带与轮子不打滑)P 点处,因为O 为主动轮,皮带相对轮子有向下运动的趋势,所以皮带上的P 点所受摩擦力为静摩擦力,方向向上;同理,皮带上的Q 点所受摩擦力也为静摩擦力,方向向上。 2、在分析解决问题时,位移“s ”、速度“v ”、加速度“a ”都要以大地为参考系。 三、 关于传送带问题中的几种典型题例 (一)水平传送带 例1、一水平传送带长度为18m ,以2m/s 的速度匀速运动,方向如图所示。现将一质量为m 的物块(可视为质点)轻放在传送带的左端,已知物块与传送带间的动摩擦因数为0.1。求:物体运动到传送带右端 所用的时间?(取g=10m/s 2) 【解析】对物块受力分析:物块受重力、支持力、水平向右的摩擦力。 Q P

由牛顿第二定律得: f=μmg=ma a=μg=1m/s 2, 所以,物块在传送带上先做匀加速运动。 当物体加速到与传动带速度相同时,两物体间没有相对运动,也没有相对运动的趋势,物体开始与传送带一起做匀速运动。 物体运动到右端的时间要分过程计算: 在匀加速运动阶段:s g v a v t 21 ===μ m at s 22121== 在匀速运动阶段:s v s l t 812 =-= 所以 s t t t 1021=+= 【扩展1】若传送带的速度为8m/s ,求物体运动到传送带右端所用的时间? 解:在匀加速运动阶段:s g v a v t 81===μ m at s 322121== 因为 s 1>L ,所以物体到达传送带右端时速度仍小于v ,即物体在整个过程中都做匀加速运动。 由221 at L = 得 s a L t 62== 【扩展2】若要求物体到达传送带右端所用的时间最短,则传送带的速度应满足什么条件? 解:要想所用的时间最短,则整个过程应一直加速,所用时间最短的临界条件为:物体到达传送带右端时恰好与传送带共速,此时 s m aL v /620== 所以,当v ≥v 0=6m/s 时,所用时间最短,且都相同 s a L t 62m i n == 【扩展3】若物体先做匀加速运动再做匀速运动,试分析整个过程中摩擦力做功的情况?

高中物理传送带问题知识难点讲解汇总(带答案)

图2—1 弄死我咯,搞了一个多钟 传送带问题 一、难点形成的原因: 1、对于物体与传送带之间是否存在摩擦力、是滑动摩擦力还是静摩擦力、摩擦力的方向如何,等等,这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清; 2、对于物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动,判断错误; 3、对于物体在传送带上运动过程中的能量转化情况考虑不全面,出现能量转化不守恒的错误过程。 二、难点突破策略: (1)突破难点1 在以上三个难点中,第1个难点应属于易错点,突破方法是先让学生正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等等。通过对不同类型题目的分析练习,让学生做到准确灵活地分析摩擦力的有无、大小和方向。 摩擦力的产生条件是:第一,物体间相互接触、挤压; 第二,接触面不光滑; 第三,物体间有相对运动趋势或相对运动。 前两个产生条件对于学生来说没有困难,第三个条件就比较容易出问题了。若物体是轻轻地放在了匀速运动的传送带上,那么物体一定要和传送带之间产生相对滑动,物体和传送带一定同时受到方向相反的滑动摩擦力。关于物体所受滑动摩擦力的方向判断有两种方法:一是根据滑动摩擦力一定要阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,先判断物体相对传送带的运动方向,可用假设法,若无摩擦,物体将停在原处,则显然物体相对传送带有向后运动的趋势,因此物体要受到沿传送带前进方向的摩擦力,由牛顿第三定律,传送带要受到向后的阻碍它运动的滑动摩擦力;二是根据摩擦力产生的作用效果来分析它的方向,物体只所以能由静止开始向前运动,则一定受到向前的动力作用,这个水平方向上的力只能由传送带提供,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力,传送带必须要由电动机带动才能持续而稳定地工作,电动机给传送带提供动力作用,那么物体给传送带的就是阻力作用,与传送带的运动方向相反。 若物体是静置在传送带上,与传送带一起由静止开始加速,若物体与传送带之间的动摩擦因数较大,加速度相对较小,物体和传送带保持相对静止,它们之间存在着静摩擦力,物体的加速就是静摩擦力作用的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力;若物体与传送带之间的动摩擦因数较小,加速度相对较大,物体和传送带不能保持相对静止,物体将跟不上传送带的运动,但它相对地面仍然是向前加速运动的,它们之间存在着滑动摩擦力,同样物体的加速就是该摩擦力的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动,则它们之间无摩擦力,否则物体不可能匀速运动。 若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带,则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,直到减速到和传送带有相同的速度、相对传送带静止为止。因此该摩擦力方向一定与物体运动方向相反。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动一段时间后,开始减速,因物体速度越来越小,故受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,方向与物体的运动方向相反,传送带则受到与传送带运动方向相同的摩擦力作用。 若传送带是倾斜方向的,情况就更为复杂了,因为在运动方向上,物体要受重力沿斜面的下滑分力作用,该力和物体运动的初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向。 例1:如图2—1所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s 的速度逆时针转动,在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知传送带从A →B 的长度L=16m ,则物体从A 到B 需要的时间为多少? 【审题】传送带沿逆时针转动,与物体接触处的速度方向斜向下,物体初速度为零,所以物体相对传送带向上滑动(相对地面是斜向下运动的),因此受到沿斜面向下的滑动摩擦力作用,这样物体在沿斜面方向上所受的合力为重力的下滑

摩擦力做功及传送带中的能量问题

9月6日 摩擦力做功及传送带中的能量问题 高考频度:★★★★☆ 难易程度:★★★★☆ 如图所示,足够长的传送带与水平方向的夹角为θ,物块a 通过平行于传送带的轻绳跨过光滑定滑轮与物块b 相连,b 的质量为m 。开始时,a 、b 及传送带均静止,且a 不受摩擦力作用。现让传送带逆时针匀速转动,在b 由静止开始上升h 高度(未与定滑轮相碰)过程中 A .a 的重力势能减少mgh B .摩擦力对a 做的功等于a 机械能的增量 C .摩擦力对a 做的功等于a 、b 动能增加量之和 D .任意时刻,重力对a 、b 做功的瞬时功率大小相等 【参考答案】ACD 【知识补给】 摩擦力做功的特点 静摩擦力:可以不做功,可以做正功,也可以做负功;相互作用的系统内,一对静摩擦力所做共的代数和为零;在静摩擦力做功的过程重,只有机械能的相互转化,而没有机械能转化为其他形式的能。 滑动摩擦力;可以不做功,可以做正功,也可以做负功;相互作用的系统内,一对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积,等于系统损失的机械能,=f W f s E =?相对路程损,在滑动摩擦力做功的过程中,既有机械能的相互转移,又有机械能转化为其他形式

的能。 在传送带模型中,物体和传送带由于摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程,即Q f s =?相对路程。 如图所示,白色传送带与水平面夹角为37°,以10 m/s 的恒定速率沿顺时针方向转动。在传送带上端A 处无初速度地轻放一个质量为1 kg 的小煤块(可视为质点),它与传送带间的动摩擦因数为0.5。已知传送带上端A 到下端B 的距离为16 m ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g =10 m/s 2。则在小煤块从A 运动到B 的过程中 A .运动的时间为2 s B .小煤块在白色传送带上留下的黑色印记长度为6 m C .小煤块和传送带间因摩擦产生的热量为24 J D .小煤块对传送带做的总功为0 (2017·山西太原高一期末)关于重力,摩擦力做功的叙述,正确的是 A .重力对物体做功只与始、末位置有关,而与路径无关 B .物体克服重力做了多少功,物体的重力势能就减少多少 C .摩擦力对物体做功与路径无关 D .摩擦力对物体做功,物体动能一定减少 (2017·山西太原高三月考)如图所示,传送带以恒定速率顺时针运行。将物体轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速,第二阶段物体做匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是 A .第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功 B .第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加 C .全过程摩擦力对物体做的功等于全过程物体机械能的增加

传送带摩擦力做功答案

2012-2013学年度???学校5月月考卷 1.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m 的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0 ,此时物体静止。撤去F后,物体开始向左运动,运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g 。则() A.撤去F B.撤去F后,物体先做加速运动,再做减速运动 C D 2.如图所示,一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中,由静止开始自边缘上的一点滑下,到达最低点B时,它对容器的正压力N。则质点自A滑到B的过程中,摩擦力对其所做的功为 (B (D 3.矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成,将其放在光滑的水平面上,如图所示.质量为m的子弹以速度v水平射向滑块.若射击上层,则子弹刚好不穿出;若射击下层,整个子弹刚好嵌入,则上述两种情况比较,说法正确的是() ①两次子弹对滑块做功一样多 ②两次滑块所受冲量一样大 ③子弹嵌入下层过程中对滑块做功多 ④子弹击中上层过程中产生的热量多 A.①④ B.②④ C.①② D.②③ 4.将小球竖直上抛,经一段时间落回抛出点,若小球所受的空气阻力大小不变,对其上升过程和下降过程损失的机械能进行比较,下列说法中正确 ..的是() A.上升损失的机械能大于下降损失的机械能 B.上升损失的机械能小于下降损失的机械能 C.上升损失的机械能等于下降损失的机械能 D.无法比较

5.A、B两物体的质量之比m A︰m B=2︰1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦阻力之比F A︰F B与A、B两物体克服摩擦阻力做的功之比W A︰W B分别为() A.2︰1,4︰1 B.4︰1,2︰1 C.1︰4,1︰2 D.1︰2,1︰4 6.如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动。现将质量为m的某物块无初速地放在传送带的左端,经过时间t物块保持与传送带相对静止。设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,对于这一过程,下列说法正确的是() A. 摩擦力对物块做的功为 B. 传送带克服摩擦力做的功为 C. 系统摩擦生热为 D. 电动机多做的功为 7.动能相等质量不等的两个物体A、B,m A>m B,A、B均在动摩擦因数相同的水平地面上滑行,分别滑行S A、S B后停下,则 A.S A>S B B.B滑行时间短 C.S A<S B D.它们克服摩擦力做功一样多8.如图所示,倾斜的传送带保持静止,一木块从顶端以一定的初速度匀加速下滑到底端。如果让传送带沿图中虚线箭头所示的方向匀速运动,同样的木块从顶端以同样的初速度下滑到底端的过程中,与传送带保持静止时相比() A.时间变大 B.时间不变 C.木块克服摩擦力所做功变大 D.系统产生的内能数值将变大 9.如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体距传送带左端的距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带分别以v1、v2的速度作逆时针转动时(v1

从传送带看有关摩擦力的分析

从传送带看有关摩擦力的分析 摩擦力问题是中学物理力学部分的重点和难点,一些同学往往因为对该部分的迷惑而对物理丧失信心。下面笔者试图通过对传送带中摩擦力的分析达到解惑之目的。 一. 水平传送带问题 水平传送带问题比较简单,一般主要分析传送带上的物体、传送带以及轮上各点所受摩擦力的情况。 例题1 水平传送带的装置如图1所示,O 1为主动轮,O 2 为从动轮。当主动轮顺时针匀速转 动时,物体被轻轻地放在A端皮带上。开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端。在传送的过程中,若皮带和轮不 打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在连线上)所受摩擦力情况正确的是()。 图1 ①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上的滑动摩擦力 ②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向下的滑动摩擦力 ③在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向上的静摩擦力 ④在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力 A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④ 解析:在AC段上,当物体轻轻放在传送带上时,传送带相对于物体向右运动(开始传送带的速度大于物体的速度),物体给传送带一个向左的滑动摩擦力,由作用力和反作用力的关系可知,传送带给物体一个向右的摩擦力,从而使物体加速前进。当物体运动到CB段上时,物体和传送带之间没有相对运动,此时它们之间无摩擦力。 主动轮、从动轮、皮带之间的转动关系:主动轮皮带从动轮,即主动轮先转,带动皮带运转,皮带又带动从动轮运转。在Q点轮子相对于皮带有向上运动的趋势,故皮带给轮子一个向下的摩擦力,同时轮子给皮带一个向上的摩擦力,此力拉动皮带运动。同时,在皮带上的P点相对于从动轮有向下运动的趋势,则从动轮给一个皮带一个向上的摩擦力,同时,皮带给从动轮一个向下的摩擦力,从动轮在该摩擦力的作用下运动。因此本题正确的选项为C。 二. 倾斜传送带问题 (1)物体和传送带一起匀速运动

传送带的摩擦力问题

传送带中的摩擦力做功与能量转化问题 传送带问题具有理论联系实际,综合性较强的特点。通过归类教学把相近、类似的问题区别开来,经过典型例题分析、比较,充分认识这类问题的特点、规律,掌握对该类问题的处理方法、技巧,采用归类教学有利于提高分析、鉴别并解决物理综合问题的能力。 一、运动时间的讨论 问题1:(水平放置的传送带)如图所示,水平放置的传送带以速度v=2m/s 匀速向右运行,现将一质量为2kg 的小物体轻轻地放在传送带A 端,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,若A 端与B 端相距4 m ,求物体由A 到B 的时间和物体到B 端时的速度分别是多少? 解析:小物体放在A 端时初速度为零,且相对于传送带向左运动,所以 小物体受到向右的滑动摩擦力,小物体在该力作用下向前加速,a=μg, 当小物体的速度与传送带的速度相等时,两者相对静止,摩擦力突变为零, 小物体开始做匀速直线运动。所以小物体的运动可以分两个阶段,先由零开始匀加速运动,后做匀速直线运动。 小物体做匀加速运动,达到带速2m/s 所需的时间 1v t s a = = 在此时间内小物体对地的位移m at x 12 12== 以后小物体以2m/s 做匀速直线运动的时间 s s v x s t AB 5.12 3==-=' 物体由A 到B 的时间T=1s+1.5s=2.5s ,且到达B 端时的速度为2m/s. 讨论:若带长L 和动摩擦因数μ已知,则当带速v 多大时,传送时间最短? 22 ()()22v v v L v T vT a g a a a μ=+-=-= 22L v L v T T v a v a =+=当时最短 此时22v aL gL μ=这说明小物体一直被加速过去且达到另一端时恰与带同速时间最短。 变式:如图所示,传送带的水平部分长为L ,传动速率为v ,在其左端无初速释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间不可能是 ( ) A.L v +v 2μg B.L v C.2L μg D.2L v 解析:因木块运动到右端的过程不同,对应的时间也不同,水平传送带传送物体一般存在以 下三种情况(1)若一直匀加速至右端仍未达带速,则L =12μgt 2,得:t =2L μg ,C 正确;

传送带上有关摩擦力的分析

从传送带看有关摩擦力的分析 河北迁西一中王影 摩擦力问题是中学物理力学部分的重点和难点,一些同学往往因为对该部分的迷惑而对物理丧失信心。下面笔者试图通过对传送带中摩擦力的分析达到解惑之目的。 一. 水平传送带问题 水平传送带问题比较简单,一般主要分析传送带上的物体、传送带以及轮上各点所受摩擦力的情况。 例题1 水平传送带的装置如图1所示,O1为主动轮,O2为从动轮。当主动轮顺时针匀速转动时,物体被轻轻地放在A端皮带上。开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C后滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B端。在传送的过程中,若皮 带和轮不打滑,则物体受到的摩擦力和皮带上P、Q两处(在连线上)所受摩擦力情况正确的是()。 图1 ①在AC段物体受水平向左的滑动摩擦力,P处受向上的滑动摩擦力 ②在AC段物体受水平向右的滑动摩擦力,P处受向下的滑动摩擦力 ③在CB段物体不受静摩擦力,Q处受向上的静摩擦力 ④在CB段物体受水平向右的静摩擦力,P、Q两处始终受向下的静摩擦力 A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④ 解析:在AC段上,当物体轻轻放在传送带上时,传送带相对于物体向右运动(开始传送带的速度大于物体的速度),物体给传送带一个向左的滑动摩擦力,由作用力和反作用力的关系可知,传送带给物体一个向右的摩擦力,从而使物体加速前进。当物体运动到CB段上时,物体和传送带之间没有相对运动,此时它们之间无摩擦力。 主动轮、从动轮、皮带之间的转动关系:主动轮皮带从动轮,即主动轮先转,带动皮带运转,皮带又带动从动轮运转。在Q点轮子相对于皮带有向上运动的趋势,故皮带给轮子一个向下的摩擦力,同时轮子给皮带一个向上的摩擦力,此力拉动皮带运动。同时,在皮带上的P点相对于从动轮有向下运动的趋势,则从动轮给一个皮带一个向上的摩擦力,同时,皮带给从动轮一个向下的摩擦力,从动轮在该摩擦力的作用下运动。因此本题正确的选项为C。 二. 倾斜传送带问题 (1)物体和传送带一起匀速运动 匀速运动说明物体处于平衡状态,则物体受到的摩擦力和重力沿传送带的分力等大方 向,即物体所受到的静摩擦力的方向向上,大小为。 (2)物体和传送带一起加速运动 ①若物体和传送带一起向上加速,传送带的倾角为,则对物体有

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对于匀速运动的传送带传送初速为零的物体,传送带应提供两方面的能量,一是物体动能的增加,二是物体与传送带间的摩擦所生成的热(即内能),有不少同学容易漏掉内能的转化,因为该知识点具有隐蔽性,往往是漏掉了,也不能在计算过程中很容易地显示出来,尤其是在综合性题目中更容易疏忽。突破方法是引导学生分析有滑动摩擦力做功转化为内能的物理过程,使“只要有滑动摩擦力做功的过程,必有内能转化”的知识点在学生头脑中形成深刻印象。 一个物体以一定初速度滑上一粗糙平面,会慢慢停下来,物体的动能通过物体克服滑动摩擦力做功转化成了内能,当然这个物理过程就是要考查这一个知识点,学生是绝对不会犯错误的。 质量为M的长直平板,停在光滑的水平面上,一质量为m的物体,以初速度v0滑上长板,已知它与板间的动摩擦因数为μ,此后物体将受到滑动摩擦阻力作用而做匀减速运动,长板将受到滑动摩擦动力作用而做匀加速运动,最终二者将达到共同速度。其运动位移的关系如图2—9所示。 图2—9 该过程中,物体所受的滑动摩擦阻力和长板受到滑动摩擦动力是一对作用力和反作用力, W物=—μmg·x物 W板=μmg·x板 很显然x物>x板,滑动摩擦力对物体做的负功多,对长板做的正功少,那么物体动能减少量一定大于长板动能的增加量,二者之差为ΔE=μmg(x物—x板)=μmg·Δx,这就是物体在克服滑动摩擦力做功过程中,转化为内能的部分,也就是说“物体在克服滑动摩擦力做功过程中转化成的内能等于滑动摩擦力与相对滑动路程的乘积。”记住这个结论,一旦遇到有滑动摩擦力存在的能量转化过程就立即想到它。 再来看一下这个最基本的传送带问题: 图2—10 物体轻轻放在传送带上,由于物体的初速度为0,传送带以恒定的速度运动,两者之间有相对滑动,出现滑动摩擦力。作用于物体的摩擦力使物体加速,直到它的速度增大到等于传送带的速度,作用于传送带的摩擦力有使传送带减速的趋势,但由于电动机的作用,保持了传送带的速度不变。尽管作用于物体跟作用于传送带的摩擦力的大小是相等的,但物体与传送带运动的位移是不同的,因为两者之间有滑动。如果物体的速度增大到等于传送带的速度经历的时间为t,则在这段时间内物体运动的位移小于传送带运动的位移。在这段时间内,传送带克服摩擦力做的功大于摩擦力对物体做的功(这功转变为物体的动能),两者之差即为摩擦发的热。所谓传送带克服摩擦力做功,归根到底是电动机在维持传送带速度不变的过程中所提供的。

传送带上物体的摩擦力上课讲义

传送带上物体的摩擦力 翻阅近年高考试题,不乏传送带问题,传送带问题常常涉及三方面的问题,即物体通过传送带的时间问题,物体在传送带上遗留痕迹问题,以及物体在传送带上的摩擦力问题。本文所要阐述的是物体在传送带上的摩擦力问题。 分析物体在传送带上的摩擦力,首先要弄清以下三个问题: 1. 物体在传送带上参照物的选取 传送带上物体的摩擦力,要以与物体接触的传送带为参照物,不要以地面或相对于地面静止的物体为参照物。 2. 物体在传送带上确定摩擦力方向的方法 判断物体在传送带上的摩擦力方向,关键是分清物体相对传送带是相对滑动,还是有相对运动趋势。如果是相对运动,则物体受到的滑动摩擦力方向与物体相对传送带滑动的方向相反;如果有相对运动趋势,一般用假设法先确定物体相对传送带的运动趋势方向,最后根据静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反来确定物体受到的静摩擦力方向。 确定物体相对传送带运动趋势的方法:即假设物体与传送带的接触面突然变成光滑,在这一条件下开始分析,若物体与传送带的速度仍相同,说明物体与传送带之间无相对运动趋势;若物体与传送带的速度不同,再进一步分析出物体相对传送带的速度方向,则该方向就是物体相对传送带的运动趋势方向。 3. 物体在传送带上摩擦力的大小 计算物体与传送带之间的滑动摩擦力用计算。水平传送带上,F N 等于物体重力沿垂直于传送带方向的分力。等于物体重力大小;倾斜传送带上,F N 计算传送带上物体的静摩擦力大小,没有现成的公式计算,一般根据平衡知识或牛顿第二定律确定。 例1. 图1中传送带上部水平,长为L,以速度向右匀速运动,今有一质量为m的物块以不同的速度v滑上皮带左端,试分析以下情况物块受到的摩擦力方向: (1)v=0; (2); (3);

高中物理传送带问题知识难点讲解汇总(带答案)讲解

弄死我咯,搞了一个多钟 传送带问题 一、难点形成的原因: 1、对于物体与传送带之间是否存在摩擦力、是滑动摩擦力还是静摩擦力、摩擦力的方向如何,等等,这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清; 2、对于物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动,判断错误; 3、对于物体在传送带上运动过程中的能量转化情况考虑不全面,出现能量转化不守恒的错误过程。 二、难点突破策略: (1)突破难点1 在以上三个难点中,第1个难点应属于易错点,突破方法是先让学生正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等等。通过对不同类型题目的分析练习,让学生做到准确灵活地分析摩擦力的有无、大小和方向。 摩擦力的产生条件是:第一,物体间相互接触、挤压;第二,接触面不光滑;第三,物体间有相对运动趋势或相对运动。 前两个产生条件对于学生来说没有困难,第三个条件就比较容易出问题了。若物体是轻轻地放在了匀速运动的传送带上,那么物体一定要和传送带之间产生相对滑动,物体和传送带一定同时受到方向相反的滑动摩擦力。关于物体所受滑动摩擦力的方向判断有两种方法:一是根据滑动摩擦力一定要阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,先判断物体相对传送带的运动方向,可用假设法,若无摩擦,物体将停在原处,则显然物体相对传送带有向后运动的趋势,因此物体要受到沿传送带前进方向的摩擦力,由牛顿第三定律,传送带要受到向后的阻碍它运动的滑动摩擦力;二是根据摩擦力产生的作用效果来分析它的方向,物体只所以能由静止开始向前运动,则一定受到向前的动力作用,这个水平方向上的力只能由传送带提供,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力,传送带必须要由电动机带动才能持续而稳定地工作,电动机给传送带提供动力作用,那么物体给传送带的就是阻力作用,与传送带的运动方向相反。 若物体是静置在传送带上,与传送带一起由静止开始加速,若物体与传送带之间的动摩擦因数较大,加速度相对较小,物体和传送带保持相对静止,它们之间存在着静摩擦力,物体的加速就是静摩擦力作用的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力;若物体与传送带之间的动摩擦因数较小,加速度相对较大,物体和传送带不能保持相对静止,物体将跟不上传送带的运动,但它相对地面仍然是向前加速运动的,它们之间存在着滑动摩擦力,同样物体的加速就是该摩擦力的结果,因此物体一定受沿传送带前进方向的摩擦力。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动,则它们之间无摩擦力,否则物体不可能匀速运动。 若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带,则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,直到减速到和传送带有相同的速度、相对传送带静止为止。因此该摩擦力方向一定与物体运动方向相反。 若物体与传送带保持相对静止一起匀速运动一段时间后,开始减速,因物体速度越来越小,故受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,方向与物体的运动方向相反,传送带则受到与传送带运动方向相同的摩擦力作用。 若传送带是倾斜方向的,情况就更为复杂了,因为在运动方向上,物体要受重力沿斜面的下滑分力作用,该力和物体运动的初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向。 例1:如图2—1所示,传送带与地面成夹角θ=37°,以10m/s的速度逆时针转动,在 传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5㎏的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已 知传送带从A→B的长度L=16m,则物体从A到B需要的时间为多少? 图2—1

传送带上的摩擦力问题全攻略

传送带上的摩擦力问题全攻略 皮带传送是一种综合考查摩擦力及牛顿运动定律的问题,同时也能很好地联系生产、生活实际,所以是一种很好的题型。日常生活中传送带或与传送带类似的运输工具随处可见,如电梯、跑步机等,同学们接触它的机会很多。近几年,以“传送带”为载体的习题在各类考试中出现的频率较高,形式也很灵活。本文就传送带上的摩擦力举例分析,并归纳解题中应注意的问题。 例1如图1所示,一物块从某曲面上的P点自由滑下,通过一粗糙的静止传送带后,落到地面上的Q点。若传送带的皮带轮沿顺时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再把该物体放到P点自由滑下,那么() A.它仍落在Q点 图1 B.它落在点Q左边 C.它落在点Q右边 D.它可能落不到地面上 解析两种情况下皮带对物块滑动摩擦力的大小(F f=μmg)和方向(水平向右)均不变,所以物块运动情况相同。 答案 A 点评 (1)本题中两种情况下物体相对传送带运动快慢不同,而滑动摩擦力与两物体间相对运动快慢无关。 (2)分析此类问题的关键是清楚物体的受力情况,从而确定物体在传送带上的运动情

况,最后判断出物体做平抛运动时的初速度大小。若传送带的皮带沿逆时针方向转动起来,再把该物体放到点自由滑下,它的落点情况就会发生变化。 例2 如图2所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v 1沿顺时针方向转动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定速率v 2沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,速率为v 2’,则下列说法中正确的是( ) A.只有v 1= v 2时,才有v 2’= v 1 B.若v 1> v 2时,则v 2’= v 2 C.若v 1< v 2时,则v 2’= v 2 D.不管v 2多大,总有v 2’= v 2 解析 物块先受向右的摩擦力,故向左减速,减速至速度为零后又反向加速,若v 1> v 2,物块向左减速和向右加速两过程中始终受水平向右的恒定摩擦力,做类竖直上抛运动,故 v 2’= v 2;若v 1< v 2,物块反向加速,速度先达到v 1,此后物块随传送带一起匀速运动至光滑水平面,所以v 2’= v 1. 答案 B 点评 (1)本题的难点有两个:①物块向左运动和向右运动过程中摩擦力的方向;②物块向右运动的过程分析。 (2)判断物体在传送带上的摩擦力方向,关键是分清物体相对传送带是相对滑动,还是有相对运动趋势。如果是相对运动,则物体受到的滑动摩擦力方向与物体相对传送带滑动的方向相反;如果有相对运动趋势,一般用假设法(即假设物体与传送带的接触面突然变成光滑,在这一条件下开始分析,若物体与传送带的速度仍相同,说明物体与传送带之 图2 v 1

高考物理专题复习--传送带上物体的摩擦力

高考物理专题复习--传送带上物体的摩擦力 翻阅近年高考试题,不乏传送带问题,传送带问题常常涉及三方面的问题,即物体通过传送带的时间问题,物体在传送带上遗留痕迹问题,以及物体在传送带上的摩擦力问题。本文所要阐述的是物体在传送带上的摩擦力问题。 分析物体在传送带上的摩擦力,首先要弄清以下三个问题: 1. 物体在传送带上参照物的选取 传送带上物体的摩擦力,要以与物体接触的传送带为参照物,不要以地面或相对于地面静止的物体为参照物。 2. 物体在传送带上确定摩擦力方向的方法 判断物体在传送带上的摩擦力方向,关键是分清物体相对传送带是相对滑动,还是有相对运动趋势。如果是相对运动,则物体受到的滑动摩擦力方向与物体相对传送带滑动的方向相反;如果有相对运动趋势,一般用假设法先确定物体相对传送带的运动趋势方向,最后根据静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反来确定物体受到的静摩擦力方向。 确定物体相对传送带运动趋势的方法:即假设物体与传送带的接触面突然变成光滑,在这一条件下开始分析,若物体与传送带的速度仍相同,说明物体与传送带之间无相对运动趋势;若物体与传送带的速度不同,再进一步分析出物体相对传送带的速度方向,则该方向就是物体相对传送带的运动趋势方向。 3. 物体在传送带上摩擦力的大小 计算物体与传送带之间的滑动摩擦力用计算。水平传送带上,F N 等于物体重力大小;倾斜传送带上,F 等于物体重力沿垂直于传送带方向的分力。 N 计算传送带上物体的静摩擦力大小,没有现成的公式计算,一般根据平衡知识或牛顿第二定律确定。 例1. 图1中传送带上部水平,长为L,以速度向右匀速运动,今有一质量为m的物块以不同的速度v滑上皮带左端,试分析以下情况物块受到的摩擦力方向: (1)v=0;(2); (3);(4) 解析:(1)v=0时,物块相对地面静止,假设接触面光滑,则物块相对传送带向左运动,即物块相对运动趋势向左,故物块受到的静摩擦力方向向右。

滑块、传送带模型分析(带答案)

* 1.如图3-3-13所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块 施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度 的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( ). 2.如图3-3-7所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动.在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ,则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是 ( ). 3.如图3-3-8甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行.初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带.若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图3-3-21乙所示.已知v2>v1,则( ). 图3-3-8 ; A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大 B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大 C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左 D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 4.表面粗糙的传送带静止时,物块由顶端A从静止开始滑到皮带底端B用的时间是t,则 ( ) A.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定大于t B.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定等于t C.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间一定等于t )

D.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间一定小于t 5. 如图是一条足够长的浅色水平传送带在自左向右匀速运行。现将一个木炭包无初速地放在传送带的最左端,木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹。下列说法中正确的是()A.黑色的径迹将出现在木炭包的左侧 B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短 C. 传送带运动的速度越大,径迹的长度越短 D.木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短 6.、如图所示,水平传送带上A、B两端点相距x=4 m,传送带以v0=2 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转.今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A点 处,已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为,g取10 m/s2.由于小煤块与 传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕.在小煤块从A运动到B 的过程中( ) A.所用时间是 2 s B.所用时间是 s 《 C.划痕长度是4 m D.划痕长度是 m 7.如图所示,一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动,传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带,下列说法正确的是 A. 物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间 B. 若v2<v1,物体从左端滑上传送带必然先做加速运动,再做匀速运动 C. 若v2<v1,物体从右端滑上传送带,则物体可能到达左端 D. 若v2<v1,物体可能从右端滑上传送带又回到右端,在此过程中物体先做减速运动再做加速运动 8.如图所示,传送带的水平部分长为L,运动速率恒为v,在其左端放上一无初速的小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左到右的运动时间不可能为() < A.L v B. 2L v C 2L g μ . 2 L v v g μ + 9.如图(甲)所示,静止在光滑水平面上的长木板B(长木板足够长)的左端静止放着小物块A.某时刻,A受到水平向右的外力F作用,F随时间t的变化规律如图(乙)所示,即F=kt,其中k为已知常数.设物体A、B之间的滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力f,且A、B的质量相等,则下列可以定性描述长木板速度时间图象的是( )

传送带,摩擦力专题

传送带,摩擦力专题 1.如图1所示,C 是水平地面,A 、B 是两个长方形 平方向的力,物体A 和B 以相同的速度作匀速直 綫运动, 由此可知,A 、B 间的 动摩擦因数1μ和B 、C 间的动摩擦因数2 μ有可能是 (A)= 1μ 0, = 2μ 0 (B) =1μ0,≠2μ 0 (C) ≠1μ0,=2μ0 (D) ≠1μ0,≠2μ0 2.如图8所示,位于斜面上的物块m 在沿斜面向上的力F 作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力 ①方向可能沿斜面向上 ②方向可能沿斜面向下 ③大小可能为零 ④大小可能等于F 以上判断正确的是( ) A .只有①② B .只有③④ C .只有①②③ D .①②③④都正确 3、如图9所示,重6N 的木块静止在倾角为300 的斜面上,若用平行于斜面沿水平方向,大小等于4N 的力F 推木块,木块仍保持静止,则木块所受的摩擦力大小为( ) A .4 N B .3 N C .5 N D .6 N 4、如图10所示, 质量为m 的木块P 在质量为M 的长木板A 上滑行,长木板放在水平地面上,一直处于静止状态.若长木板A 与地面间的动摩擦因数为1μ,木块P 与长板A 间的动摩擦因数 为 2μ,则长木板ab 受到地面的摩擦力大小为 ( ) A Mg 1μ B .g M m )(1+μ C mg 2μ D mg Mg 21μμ+ 5、如图11所示,在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m 1和m 2的小木块, 21m m >,已知三角形木块和两个小木块均静止,则粗糙 水平面对三角形木块( ) A .没有摩擦力作用 B .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右 C .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左 D .有摩擦力作用,但其方向无法确定,因为m 1、m 2、 21θθ和的数值并未给出 6、某空间存在着如图l2所示的水平方向的匀强磁场,A 、B 两个物块叠放在一起,并置于光滑的绝缘水平地面上,物块A 带正电,物块B 为不带电的绝缘块;水平恒力F 作用在物块B 上,使A 、B 一起由静止开始水平向左运动.在A 、B 一起水平向左 运动的过程中,关于A 、B 受力情况的以下说法,正确的( ) A .A 对B 的压力变小 B .B 对A 的摩擦力保持不变 C 。A 对B 的摩擦力变大 D .B 对地面的压力保持不变 图1 图8 图11 图12 图10 图9

传送带上的摩擦力问题全攻略

传送带上的摩擦力问题全攻略 皮带传送是一种综合考查摩擦力及牛顿运动定律的问题,同时也能很好地联系生产、生活实际,所以是一种很好的题型。日常生活中传送带或与传送带类似的运输工具随处可见,如电梯、跑步机等,同学们接触它的机会很多。近几年,以“传送带”为载体的习题在各类考试中出现的频率较高,形式也很灵活。本文就传送带上的摩擦力举例分析,并归纳解题中应注意的问题。 例1 如图1所示,一物块从某曲面上的P 点自由滑下,通过一粗糙的静止传送带后,落到地面上的Q 点。若传送带的皮带轮沿顺时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再把该物体放到P 点自由滑下,那么( ) A.它仍落在Q 点 B.它落在点Q 左边 C.它落在点Q 右边 D.它可能落不到地面上 解析 两种情况下皮带对物块滑动摩擦力的大小(F f =μmg )和方向(水平向右)均不变,所以物块运动情况相同。 答案 A 点评 (1)本题中两种情况下物体相对传送带运动快慢不同,而滑动摩擦力与两物体间相对运动快慢无关。 (2)分析此类问题的关键是清楚物体的受力情况,从而确定物体在传送带上的运动情况,最后判断出物体做平抛运动时的初速度大小。若传送带的皮带沿逆时针方向转动起来,再把该物体放到点自由滑下,它的落点情况就会发生变化。 例2 如图2所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v 1沿顺时针方向转动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定速率v 2沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,速率为v 2’,则下列说法中正确的是( ) A.只有v 1= v 2时,才有v 2’= v 1 B.若v 1> v 2时,则v 2’= v 2 C.若v 1< v 2时,则v 2’= v 2 D.不管v 2多大,总有v 2’= v 2 解析 物块先受向右的摩擦力,故向左减速,减速至速度为零后又反向加速,若v 1> v 2,物块向左减速和向右加速两过程中始终受水平向右的恒定摩擦力,做类竖直上抛运动,故v 2’= v 2;若v 1< v 2,物块反向加速,速度先达到v 1,此后物块随传送带一起匀速运动至光滑水平面,所以v 2’= v 1. 答案 B 图2 1 图1

高中物理传送带上物体的摩擦力专题辅导

高中物理传送带上物体的摩擦力 山东 万洪禄 翻阅近年高考试题,不乏传送带问题,传送带问题常常涉及三方面的问题,即物体通过传送带的时间问题,物体在传送带上遗留痕迹问题,以及物体在传送带上的摩擦力问题。本文所要阐述的是物体在传送带上的摩擦力问题。 分析物体在传送带上的摩擦力,首先要弄清以下三个问题: 1. 物体在传送带上参照物的选取 传送带上物体的摩擦力,要以与物体接触的传送带为参照物,不要以地面或相对于地面静止的物体为参照物。 2. 物体在传送带上确定摩擦力方向的方法 判断物体在传送带上的摩擦力方向,关键是分清物体相对传送带是相对滑动,还是有相对运动趋势。如果是相对运动,则物体受到的滑动摩擦力方向与物体相对传送带滑动的方向相反;如果有相对运动趋势,一般用假设法先确定物体相对传送带的运动趋势方向,最后根据静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反来确定物体受到的静摩擦力方向。 确定物体相对传送带运动趋势的方法:即假设物体与传送带的接触面突然变成光滑,在这一条件下开始分析,若物体与传送带的速度仍相同,说明物体与传送带之间无相对运动趋势;若物体与传送带的速度不同,再进一步分析出物体相对传送带的速度方向,则该方向就是物体相对传送带的运动趋势方向。 3. 物体在传送带上摩擦力的大小 计算物体与传送带之间的滑动摩擦力用F F N =μ计算。水平传送带上,F N 等于物体重力大小;倾斜传送带上,F N 等于物体重力沿垂直于传送带方向的分力。 计算传送带上物体的静摩擦力大小,没有现成的公式计算,一般根据平衡知识或牛顿第二定律确定。 例1. 图1中传送带上部水平,长为L ,以速度v 0向右匀速运动,今有一质量为m 的物块以不同的速度v 滑上皮带左端,试分析以下情况物块受到的摩擦力方向: (1)v =0; (2)v v <0; (3)v v =0; (4)v v >0 图1 解析:(1)v =0时,物块相对地面静止,假设接触面光滑,则物块相对传送带向左运动,即物块相对运动趋势向左,故物块受到的静摩擦力方向向右。如果传送带足够长,在这个静摩擦力作用物块加速,直到物块速度等于传送带速度之后,物体将不再受摩擦力,而与传送带一同匀速。 若v =0,物块与传送带相对滑动,则物块受到向右的滑动摩擦力开始加速,如果传送带足够长,当速度增加到v v =0时,物块就不再受到摩擦力。 (2)v v <0时,物块相对传送带向左运动,物块受到向右的滑动摩擦力开始加速,如果传送带足够长,当速度达到等于v 0后,物块就不受摩擦力作用。 (3)v v =0时,物块与传送带保持相对静止,无相对运动趋势,不受摩擦力。

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