傳送帶問題中的摩擦力突變規(guī)律探究

王世珠

(江蘇省東臺市安豐中學，江蘇 東臺 224221)

傳送帶問題中的摩擦力突變規(guī)律探究

王世珠

(江蘇省東臺市安豐中學，江蘇 東臺 224221)

傳送帶問題中的摩擦力的方向一般不是固定不變的其常常會發(fā)生突變，分析時必須抓住摩擦力方向改變的位置，這些突變點都是在物體和傳送帶速度相等的同時出現(xiàn).

傳送帶；摩擦力；方向；突變

傳送帶問題是高中物理中比較復雜的一類題型，其難在摩擦力不好分析.傳送帶問題中的摩擦力一般不是固定不變，其常常會發(fā)生突變.實際上，傳送帶問題中的摩擦力突變都是發(fā)生在物體和傳送帶速度相等的瞬間，只要抓住這個瞬間物體的受力情況，就能抓住摩擦力突變的關鍵點.下面對傳送帶問題中常見的三類摩擦力突變問題進行分析.

1.滑動摩擦力的有無突變

例題1 如圖1，其為水平傳送帶裝置的示意圖，傳送帶AB始終保持恒定速度v0=2 m/s運行，質(zhì)量為m的工件由靜止放在A處，假若工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，AB的之間距離為L=4m，重力加速度g取10m/s2.則工件從A端運動到B端所用的時間為多少？

點評解題時，需要關注工件和傳送帶的相對運動.如果工件和傳送帶有相對運動時，傳送帶對工件有滑動摩擦力；如果工件和傳送帶相對靜止，傳送帶對工件的滑動摩擦力變?yōu)?.也可以用假設法判斷，兩者速度相等時，如果傳送帶對工件有向右的滑動摩擦力，物體則向右加速，物體的速度超過傳送帶，顯然是不可能的；如果物體受到傳送帶向左的摩擦力，物體將做減速運動，速度將比傳送帶小，也是不可能的.

2.滑動摩擦力到靜摩擦力的突變

例題2 如圖2所示,，傳送帶與地面成37°傾斜放置，并且以10m/s的速度順時針傳動.將質(zhì)量為0.5kg的物體無初速度地從傳送帶的底端A釋放.已知傳送帶的底端A到頂端B的長度為50m，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.9.問：物體從傳動帶底端A運動到頂端B的時間是多少？

點評本題為傳送帶問題中滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力的典型例題.物體剛開始的速度要比傳送帶的速度小，傳送帶對物體的滑動摩擦力使物體斜向上加速.當物體和傳送帶速度相等，兩者相對靜止時，滑動摩擦力發(fā)生突變，變成靜摩擦力.而最大靜摩擦力大于重力的分力，物體不可能做減速運動.所有，物體將向上做勻速直線運動.

3.滑動摩擦力的方向突變

例題3 如圖3所示，一個傳送帶以37°角放置與地面，傳送帶以10m/s逆時針進行傳動，在傳送帶頂端A無初速放置一個質(zhì)量為0.5kg的物體.已知物體和傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，知傳送帶從頂端A到底端B的長度為16m.問：物體從傳送帶頂端A運動到底端B的時間是多少？

點評本題是滑動摩擦力分析改變的傳送帶問題.剛開始，傳送帶速度大，物體速度小，相對運動向上，滑動摩擦力向下.達到傳送帶的速度時，物體并不會做勻速直線運動，因為重力的分力要比向上的最大靜摩擦力大，物體無法和傳送帶相對靜止，則會繼續(xù)加速，滑動摩擦力方向變?yōu)樾毕蛏?這類問題要注意物體相對于傳送帶的速度方向，根據(jù)相對速度的方向來判斷滑動摩擦力的方向，而不能憑借感覺進行判斷.

總之，傳送帶問題分析的關鍵點在于摩擦力的判斷上.因為摩擦力可能會出現(xiàn)突變，分析時，必須抓住摩擦力的發(fā)生改變的位置，這些突變點一般在物體和傳送帶速度相等的時刻出現(xiàn).

[1]吳梅生. 在物理習題教學中培養(yǎng)學生科學思維能力探討——以傳送帶問題為例[J]. 物理之友,2017,33(08):13-14.

[責任編輯：閆久毅]

2017-07-01

王世珠(1980-)，女，漢族，江蘇省東臺市人，本科，中學一級，從事高中物理教學工作.

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1008-0333(2017)28-0076-02