《传送带模型与摩擦生热相关的功能关系问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传送带模型与摩擦生热相关的功能关系问题（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、传送带模型1水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1吩U占可能一直加速 可能先加速后匀速情景2fc=)(1) e0e时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2) e0ve时，可能一直加速，也可能先加速再匀速情景3tnCTS(1) 传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2) 传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端。其中 返回时速度为当e0V“返回时速度为e02.倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速 可能先加速后匀速情景2巧尸 d(1)可能一直加速可能先加速后匀速(3)可能先以竹加速后以僞加速供免传送带及带上的物体Q物二Q带摩擦力发生突变物体的运动状态发生改变 根据物
2、体的受力和传送带的速度计算物体 加速的时间t和位移力与运动 再由兀和恋送带长度的关系判断物体的运动 形式若M Mtan 0 ,且物体能与传 送带共速，则共速后物体匀 速运动倾斜传送带a=g(s,in 0 A cos e)若/1tan ,物体以加速度 山运动，当与传送带速度相 同时，力发生变化，以加速 度运动，且。1工。2进一步计算物体在传送带上的运动rC十算丿时间、相对位移兀等解传送带问题的思维模板1. 无初速度的滑块在水平传送带上的运动情况分析传送带长度滑块在传送带上 的运动情景滑块运动情况滑块运动的v-t 图像滑块运动的时间传送带不够长滑块一直做匀 加速1s = fat 2 得: t =匸
3、=血 g传送带刚够长r亠滑块一直做匀 加速s=2at 2 得: t W 吾O P传送带足够长滑块先做匀加 速后匀速t = v 方 s =十 t 2 = v 1 t = t + t1 aPg 12 a 2v122有初速度的滑块在水平传送带上的运动情况分析传送带长度滑块在传送带 上的运动情景滑块一直 做匀加速滑块一直 做匀加速滑块先做 匀加速后 匀速传送带不够 长传送带刚够 长传送带足够 长滑块运动情况滑块运动的v-t图像(v v)反向先做匀减速后反向匀加v1(v1v0)滑块运动的v-t图像vtv0,后做匀速3无初速度的滑块在倾斜传送带上的运动情况分析传送带长度滑块在传送带上的运动情 景滑块运动情
4、况滑块运动的v-t图像传送带不够长滑块一直做匀加速k传送带刚够长滑块一直做匀加速1传送带足够长滑块先做匀加速后匀 速J14有初速度的滑块在倾斜传送带上的运动情况分析传送带长度滑块在传送带 上的运动情景同向速度的滑 块在倾斜传送 带上(vlv0)反向滑块运动的v-t图像传送带不够长滑块一直做匀 加速v传送带刚够长滑块一直做匀 加速v vt-传送带足够长滑块先做匀加 速后匀速viIt11111 k1.传送带模型：是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况。一般设问的角度有两个：(1) 动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物 体及传
5、送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。(2 )能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多 消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解。2传送带模型问题中的功能关系分析(1) 功能关系分析：W=AEk+AEp+Qo(2) 对W和Q的理解： 传送带做的功：W=Ffx传； 产生的内能Q=FfX相对。3. 解题技巧(1) 对于能量转化的过程，可以从以下两方面来理解： 能量有多种不同的形式，且不同形式的能可以相互转化。 不同形式的能之间的转化是通过做功来实现的，即做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功就有多少能 量发生转化，即功
6、是能量变化的量度。(2) 涉及能量转化问题的解题方法。 当涉及滑动摩擦力做功，机械能不守恒时，一般应用能的转化和守恒定律。 解题时，首先确定初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减 少的能量总和AE减和增加的能量总和AE增，最后由出减=AE增列式求解。4. 传送带模型问题的分析流程【典例1】某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v=1 m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m=2 kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数“ = 0.5。设皮带足够长，取g=10 m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1) 邮件
7、滑动的时间t；(2) 邮件对地的位移大小x；(3) 邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功Wo【答案】(1)0.2 s (2)0.1 m (3)2 J【解析】(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F,则F=“mg由牛顿第二定律得：尸=磁联立得/=0.2s卩)邮件与皮带发生相对滑动的过程中，对邮件应用动能定理，有由式并代入数据得x=0.1 m (3) 邮件与皮带发生相对滑动的过程中，设皮带相对地面的位移为x,则x=vt摩擦力对皮带做的功W=Fx学科/网由式并代入数据得W=2 Jo【典例2】 如图所示，传送带与地面的夹角0=37, A、B两端间距L=16 m,传送带以速度v=1
8、0 m/s沿顺 时针方向运动，现有一物体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=0.5(sin 37 = 0.6,cos 37 = 0.8)，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。【答案】(1)2 s (2)24 J【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mg sin 0+mgcos 0=ma1设物体经时间t1加速到与传送带同速，则1v=a1t1，x1=2a1t12解得 a】=10 m/s2, = 1 s, X = 5 m设物体经过时间t2到达B端，因mgsin 0mgcos 0,故当物体与传送带同速后，物
9、体将继续加速，即 mg sin 0“mgcos 0=ma2,1LX1 = Vt2 + 2a2t22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) + (LXvt2) = 6 m故 Q= ymgcos x =24 J。【跟踪短训】1.（多选）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 度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，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|mv2B. 传送带克服摩擦力
10、做的功为2mv2C. 系统摩擦生热为|mv2D. 电动机多做的功为mv2【答案】ACD【解析】 设物块与传送带之间的滑动摩揀力大小为丹，物块的位移大小为X,物块对传送带摩揀力 的作用点对地位移大小为龙，则范=诃=抵1,对物块运用动能定理有齡=尸旳=切込 选项A正 确，传送带克服摩換力做的功为 昭=尸化=2尸旳=和込选顷B错误；系统摩撫生熱为Q = F二F瞬 -疝匸阳 W曲,选项C正确；根据能量的转化与守恒定律，电动机多做的功等于物块増加的动能和系统 増加的内能之和，即为柿,选项D正确。2. 如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角0=30,皮带在电动机的带动下，始终保持v0=2 m/s的速率运行,
11、 现把一质量为m=10 kg的工件（可看作质点）轻轻放在皮带的底端，经过时间1.9 s,工件被传送到h=1.5 m的高处, 取 g=10 m/s2,求：（1）工件与传送带间的动摩擦因数； 电动机由于传送工件多消耗的电能。(2)230 J【解析】 由團可知，皮带长x=g门百=&叫工件速度达凶刖，做匀加速运动的位移九=V门=扌匀速运动的位移为Axi=vo(/-ri)解得扣速运动的时间f】=0沁加速运动的位移XI=卩 g m所以加速度卫=乎=2一5垃/辭由牛顿第二定律有：蛰cow日-?wgsin 3=ma解得尸卑。(2)从能量守恒的观点，显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相 对位移时摩擦力做功发出的热量。在时间t内，皮带运动的位移x =vt=1.6 m1皮 0 1在时间t1内，工件相对皮带的位移X =x -x1=0.8 m1相皮 1在时间t1内，摩擦生热Q=mgcos 相=60 J工件获得的动能Ek=2mv2=20 J工件增加的势能Ep=mgh=150 J电动机多消耗的电能W=Q+Ek+Ep=230 Jo
