2024年高中物理 傳送帶

高中物理模型盤點(四)傳送帶模型

物理模型盤點——傳送帶模型

一、模型特征

1.水平傳送帶模型

項目圖示滑塊可能的運動情況

(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，可能一直減速，也可能先減速再勻速

情景2

Q____O(2)及O時，可能一直加速，也可能先加速再勻速

(1)傳送帶較短時，滑塊一直減速達到左端

%

，卜士-Qd——?)(2)傳送帶較長時，滑塊還要被傳送帶傳回右端。其

中及〉/返回時速度為V,當?shù)摹?返回時速度為Vo

2.傾斜傳送帶模型

項目圖示滑塊可能的運動情況

(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確定研究對象；

②分析其受力情況和運動情況，（畫出受力分析圖和運動情景圖），注意摩擦力突變對物體運動的影響;

③分清楚研究過程，利用牛頓運動定律和運動學規(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算式引起的能量變化

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

做的功力乘物體的位移V^=AEk+AEp

②物體對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)一對滑即一對作用的滑動摩擦力和反作用力做W一對/="/滑相對等于產(chǎn)生的內(nèi)能

動摩擦力做的功的功，等于力乘相對位移Q=f滑.%相對

=

④電動機做的功即牽引力對傳送帶做的功，等于牽引力WFFX傳將電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(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）無論是滑動摩擦力，還是靜摩擦力，計算做功時都是用力與對地位移的乘積.

（2）摩擦生熱的計算：公式。=4%相對中x相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在傳送帶上做往復運動

時，則x相對為總的相對路程.a為滑動摩擦力，靜摩擦力作用時，因為一對靜摩擦力做的總功為零，所以

不會生熱。

五、傾斜傳送帶上的功能關(guān)系

六、注意事項

1.傳送帶模型中要注意摩擦力的突變

①滑動摩擦力消失②滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力③滑動摩擦力改變方向

2.傳送帶與物體運動的牽制。

牛頓第二定律中a是物體對地加速度，運動學公式中S是物體對地的位移，這一點必須明確。

3.分析問題的思路：

初始條件一相對運動一判斷滑動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運動來判斷以后的受力及運動狀態(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摩擦因數(shù)〃=0.6,工件滑上/

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

(1)若傳送帶靜止不動，求。；

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

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

【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。當傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，工件受力不變，其加速度不發(fā)生變化，仍然始終減速，故工件到達夕

端的速度0=2m/so

【名師點睛】

分析傳送帶問題的關(guān)鍵，要注意抓住兩個關(guān)鍵時刻：一是初始時刻，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y物=丫傳時(速度相等是解決問題的轉(zhuǎn)折點)，判斷物體能否與傳送帶保

持相對靜止。

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摩擦因數(shù)處處相

同，均為0.5.傳送帶順時針運轉(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點到達B點所需的時間；

(2)若傳送帶速度-4.0Ws,物體從4點到達6點所需的時間又是多少；

(3)若物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)處處為0.8,且傳送帶順時針運轉(zhuǎn)的速度片6.0/s,求物體從A點到達

B點所需的時間；

【答案】(1)1s(2)2.2s(3)-s

6

【解析】(1)開始時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,開始物體相對傳送帶上滑，合力沿傳送帶向下，做減速運動，

當物體達到與傳送帶速度相等后繼續(xù)做減速運動，根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式求解；

(3)當動摩擦因數(shù)〃=0.8>tan37°時，物體隨傳送帶一起勻速運動；

【詳解】

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

下運動，物體的加速度沿斜面向下，即物體沿傳送帶減速運動，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)減速運動，設(shè)此時物體的加速度

2a2

為。3

則：Mgsind—fiMgcosd—Ma3,即<23=Zm/s2

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