《黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 經(jīng)典復(fù)習(xí)資料 從傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)體會(huì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 經(jīng)典復(fù)習(xí)資料 從傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)體會(huì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系(8頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、從傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)體會(huì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系
難點(diǎn)疑點(diǎn):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。
分析問題的思路:初始條件→相對(duì)運(yùn)動(dòng)→判斷滑動(dòng)摩擦力的大小和方向→分析出物體受的合外力和加速度大小和方向→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。
??? 例1、如圖所示,當(dāng)傳送帶靜止時(shí),物體從左端以速度v0滑上傳送帶后,落到地面上的P點(diǎn),若傳送帶隨輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),仍讓物體由左端以速度v0滑上傳送帶,那么(??? )
??? A、它仍落在P點(diǎn)
??? B、它將落在P點(diǎn)左邊
??? C、它將落在P點(diǎn)右邊
??
2、? D、無法判定落點(diǎn)
分析與解:傳送帶的運(yùn)動(dòng)不受影響。當(dāng)傳送帶靜止時(shí),小物體的初速度v0滑上傳送帶,相對(duì)于傳送帶右滑,受傳送帶向左、大小為f=μN(yùn)=μmg的滑動(dòng)摩擦力,其加速度a=μg,方向向左,因此物體向右減速至右輪邊緣時(shí)速度為v拋,v拋=,其中s為傳送帶兩輪間距,然后當(dāng)傳送帶隨輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、受力、加速度大小及方向、初始條件均未發(fā)生任何變化,而小物體對(duì)地位移也未變化,因此物體將仍落在P點(diǎn),答案應(yīng)選A。
??? 由此題可作進(jìn)一步探討:
??? 又向:若上題傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)起來,再把物塊以原來的速度v0滑上傳送帶,則物體又會(huì)落在何處?
??? 物體的落點(diǎn)不僅與f=μm
3、g有關(guān),還與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速v傳大小有關(guān),現(xiàn)分析如下:
??? (1)當(dāng)v0<v傳時(shí),即物體剛沖上傳送帶時(shí),速度小于傳送帶運(yùn)動(dòng)速度,物體相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng),物體受傳送帶滑動(dòng)摩擦力大小仍為f=μmg,但與原速度方向相同而做勻加速運(yùn)動(dòng),則物體離開傳送帶速度v'一定大于v0,由平拋知識(shí)知道物體應(yīng)落于P點(diǎn)右邊,答案應(yīng)選C。
??? (2)當(dāng)v0=v傳時(shí),即物體剛沖上傳送帶時(shí)正好與傳送帶速度大小方向都相同,與傳送帶之間沒有相對(duì)滑動(dòng),不受傳送帶的摩擦力,而保持v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),離開傳送帶時(shí)v'=v0>v拋,則物體應(yīng)落在P點(diǎn)右邊,答案選C。
??? (3)當(dāng)v0>v傳時(shí),即物體滑上傳送帶時(shí)速度大于傳送帶
4、速度,則物體受到方向與v0相反,大小仍為f=μmg的滑動(dòng)摩擦力作用而減速,其又分為兩種情況:
??? a.若v傳>v拋,即物體沖上傳送帶時(shí)速度大于傳送帶速度,但物體還未達(dá)到傳送帶右端時(shí),先減速到v傳而后保持v傳速度勻速行至右端,物體將落在P點(diǎn)右邊,答應(yīng)選C。???
??? b.若v傳<v拋,即物體滑上傳送帶時(shí)速度大于傳送帶速度,而物體一至減速到傳送帶右端,速度減為
v拋,最終物體仍落在P點(diǎn),答案應(yīng)選A。
??? 綜上所有分析:物體的運(yùn)動(dòng)、傳送帶的運(yùn)動(dòng)都是獨(dú)立的運(yùn)動(dòng),兩者并沒有什么牽連,只是物體壓在傳送帶上,由相對(duì)滑動(dòng)使物塊受滑動(dòng)摩擦力,產(chǎn)生加速度而改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
初速度為零,
5、相對(duì)于傳送速向右運(yùn)動(dòng),受滑動(dòng)摩擦力向左,大小為f=μmg,物塊加速度a=μg=5m/s2,方向向左,達(dá)到與傳送帶同樣的速度需要時(shí)間t1==2s,物體在t1時(shí)間內(nèi)的位移s1=at12??=10m,而后物塊與傳送帶一起運(yùn)動(dòng)至B端。解此題用以下幾式:
??? N=mg??
??? f=μN(yùn)
??? f=ma
??? s1=at12??
??? v0=at1
??? s2=s-s1???????????? 解得:t=2·2s
??? s2=v0t2
??? t=t1+t2
解此題可用以下幾式:
??? f=μN(yùn)
??? N=mg
??? f=ma
??? v=v0-at1
6、
??? v2-v02=-2as1?????? 解得:t=9s
??? s2=s-s1
??? s2=vt2
??? t=t1+t2
??? 例4、如圖所示,傳送帶與地面的傾角為37°,以10m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),在傳送帶上方輕輕靜放一質(zhì)量為0.5kg的物塊,它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,傳送帶兩輪間距為16m,則物塊從上端運(yùn)動(dòng)到下端所需時(shí)間為多少?(g取10m/s2)
??? 分析與解:小物塊剛放上傳送帶時(shí)相對(duì)傳送帶后滑,它受到傳送帶向前的滑動(dòng)摩擦力而加速向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體加速到與傳送帶速度相等瞬間不受摩擦力,此時(shí)加速度a=gsinθ,而后其速度超過傳送帶,受到向后的滑動(dòng)摩擦
7、力,繼續(xù)加速走完后半段。
解此題可由以下幾式:
??? a1=g(sinθ+μcosθ)
??? a2=g(sinθ-μcosθ)
??? v0=a1t1
??? v02=2a1s1???????? 解得t=2s
??? s=s1+s2
??? s2=v0t2+a2t22
??? t=t1+t2
??? 例5、如圖所示,半徑為r=20cm的兩圓柱A和B,靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)按同方向均以8rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),兩圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸互相平行且在同一平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖中已標(biāo)出,質(zhì)量均勻的木棒放置其上,重心起始恰在B的上方,棒和圓柱體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.16,圖中s=1.6m,L >2m,重
8、力加速度取10m/s2,從棒開始運(yùn)動(dòng)到重心恰在A上方需要時(shí)間為多少?
? A、B圓柱邊緣的線速度v=rω=0.2×8m/s=1.6m/s
? 木棒被加速到與圓柱邊緣線速度相同的時(shí)間
????? t1==s=1s
??? 此過程中木棒與圓柱邊緣有相對(duì)滑動(dòng),木棒向左位移???
??????? s1=at12=0.8m
??? 而后木棒與圓柱邊緣沒有相對(duì)滑動(dòng),與圓柱體邊緣一起向左勻速運(yùn)動(dòng)的位移s2=s-s1=1.6-0.8m,再勻速至重心到A上的時(shí)間t2==s=0.5s
??? ∴從棒開始運(yùn)動(dòng)到重心恰在A上方的時(shí)間為1.5s。
例6、將一粉筆頭輕放在以2m/s的恒定速度運(yùn)動(dòng)的傳送帶
9、上,傳送帶上留下一條長度為4m的劃線(粉筆頭只要相對(duì)于傳送帶運(yùn)動(dòng)就能劃線);若使該傳送帶改做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度為1.5m/s2,并且在傳送帶開始做勻減速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),將另一粉筆頭輕放在傳送帶上,該粉筆頭在傳送帶上能留下一條多長的劃線?
??? 分析與解:
??? (1)當(dāng)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)
??? 設(shè)粉筆頭從放到傳送帶上到與傳送帶獲得相同速度的時(shí)間為t,
??? 則v0=at? ∴t=
??? 此過程中粉筆頭位移? S粉=at2=
??? 此過程中傳送帶位移? S帶=v0t=
??? ∴相對(duì)位移即劃線長 △S=S帶-S粉=
??? ∴粉筆頭在傳送帶上的加速度a=
??? 代入數(shù)據(jù)
10、得:a==0.5m/s2
??????? 即a=μg=0.5m/s2
??? (2)當(dāng)傳送速勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),a'=1.5m/s2
??? 設(shè)粉筆頭加速、傳送帶減速到速度相等的時(shí)間為t1,此時(shí)速度為v,則
??? 對(duì)傳送帶:v=v0-a't1
??? 對(duì)粉筆頭:v=at1
??????? ∴v0-a't1=at1
?? ???? ∴t1==s=1s
??? 此時(shí)兩者共同速度v=0.5m/s
??? 此過程中,粉筆頭位移? S粉1=at12=0.25m
????????????? 傳送帶位移? S帶1==m=1.25m
??? 此過程中粉筆頭相對(duì)傳送帶后滑距離即劃線長?????
11、??
??? △S1=S帶1-S粉1=1.25-0.25=1m
??? 而后由于a<a'粉筆頭和傳送帶都減速,但粉筆頭相對(duì)于傳送帶前滑,此時(shí)劃線與前面的1m劃線重合。還知道,傳送帶比粉筆頭先停。
??? 從兩者速度相等到傳送帶停止用時(shí)間t2帶===s
??? 此過程中傳送帶位移S2帶===m
??? 從兩者速度相等到粉筆頭停止用時(shí)間t2粉===1s
??? 此過程中粉筆頭位移S2粉===0.25m
??? 從兩者速度相等到兩者不同時(shí)刻停下來,粉筆頭相對(duì)于傳送帶前滑距離△S2=S2粉-S2帶=0.25-=0.17m<1m
??? 即后來劃線沒有重復(fù)完原來劃線,因此此種情況下劃線
12、長仍為1m。
??? 由以下分析可以得出結(jié)論:分析傳送帶上物體運(yùn)動(dòng)問題先由初始條件決定相對(duì)運(yùn)動(dòng),分析物體所受摩擦力及其加速度的大小和方向,再由速度變化進(jìn)而分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)及受力,再來判斷以后物體的運(yùn)動(dòng)。其中“速度相等”是這類題解答過程中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
練習(xí):
2、如圖示,兩傳送帶輪間距離S=20m,按圖示方向以速度v=2m/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)著。在傳送帶左端沿與傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的方向以1m/s的初速度滑上一小物體,已知小物體與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,求小物體從左端運(yùn)動(dòng)到右端所需時(shí)間?
3、如圖示,傳送帶與水平地面向的夾角為37°,以10m/s的速率勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在傳送帶上端輕放一質(zhì)量為0.5kg的物
13、塊,它與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,傳送帶兩輪間的距離高為16m,則物體從傳送帶上端滑到下端的時(shí)間有可能是
??? A、1S
??? B、2S
??? C、3S
??? D、4S
4、如圖示,水平傳送帶間距s=10m,以v0=2m/s的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)著?,F(xiàn)將一小物體無初速地輕放在傳送帶的左端,結(jié)果小物體運(yùn)動(dòng)到右端用時(shí)6S,為使此小物體用最短時(shí)間從左端運(yùn)動(dòng)到右端,問傳送帶的速度應(yīng)為多大?
??? 5、如圖示,距地面高度h=5m的平臺(tái)邊緣水平放置一兩輪間距為d=6m的傳送帶,一小物塊從平臺(tái)邊緣以v0=5m/s的初速度滑上傳送帶。已知平臺(tái)光滑,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,設(shè)傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v',且規(guī)定順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)v'為正,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)v'為負(fù)。試分析畫出小物塊離開傳送帶右邊緣落地的水平距離S與v'的變化關(guān)系圖線。
練習(xí)答案: