① 高中物理傳送帶問題解題思路
具體方法是:
(1)分析物體的受力情況
在傳送帶上的物體主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是靜摩擦力還是滑動摩擦力。在受力分析時,正確的理解物體相對於傳送帶的運動方向,也就是弄清楚站在傳送帶上看物體向哪個方向運動是至關重要的!因為是否存在物體與傳送帶的相對運動、相對運動的方向決定著物體是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
(2)明確物體運動的初速度
分析傳送帶上物體的初速度時,不但要分析物體對地的初速度的大小和方向,同時要重視分析物體相對於傳送帶的初速度的大小和方向,這樣才能明確物體受到摩擦力的方向和它對地的運動情況。
(3)弄清速度方向和物體所受合力方向之間的關系
物體對地的初速度和合外力的方向相同時,做加速運動,相反時做減速運動;同理,物體相對於傳送帶的初速度與合外力方向相同時,相對做加速運動,方向相反時做減速運動。
2、常見的幾種初始情況和運動情況分析
(1)物體對地初速度為零,傳送帶勻速運動,(也就是將物體由靜止放在運動的傳送帶上)
物體的受力情況和運動情況如圖1所示:其中V是傳送帶的速度,V10是物體相對於傳送帶的初速度,f是物體受到的滑動摩擦力,V20是物體對地運動初速度。(以下的說明中個字母的意義與此相同)
物體必定在滑動摩擦力的作用下相對於地做初速度為零的勻加速直線運動。其加速度由牛頓第二定律 ,求得 ;
在一段時間內物體的速度小於傳送帶的速度,物體則相對於傳送帶向後做減速運動,如果傳送帶的長度足夠長的話,最終物體與傳送帶相對靜止,以傳送帶的速度V共同勻速運動。
(2)物體對地初速度不為零其大小是V20,且與V的方向相同,傳送帶以速度V勻速運動,(也就是物體沖到運動的傳送帶上)
①若V20的方向與V 的方向相同且V20小於V,則物體的受力情況如圖1所示完全相同,物體相對於地做初速度是V20的勻加速運動,直至與傳送帶達到共同速度勻速運動。
②若V20的方向與V 的方向相同且V20大於V,則物體相對於傳送帶向前運動,它受到的摩擦力方向向後,如圖2所示,摩擦力f的方向與初速度V20方向相反,物體相對於地做初速度是V20的勻減速運動,一直減速至與傳送帶速度相同,之後以V勻速運動。
(3)物體對地初速度V20,與V的方向相反
如圖3所示:物體先沿著V20的方向做勻減速直線運動直至對地的速度為零。然後物體反方向(也就是沿著傳送帶運動的方向)做勻加速直線運動。
①若V20小於V,物體再次回到出發點時的速度變為- V20,全過程物體受到的摩擦力大小和方向都沒有改變。
②若V20大於V,物體在未回到出發點之前與傳送帶達到共同速度V勻速運動。
說明:上述分析都是認為傳送帶足夠長,若傳送帶不是足夠長的話,在圖2和圖3中物體完全可能以不同的速度從右側離開傳送帶,應當對題目的條件引起重視。
二、物體在傳送帶上相對於傳送帶運動距離的計算
①弄清楚物體的運動情況,計算出在一段時間內的位移X2。
②計算同一段時間內傳送帶勻速運動的位移X1。
③兩個位移的矢量之 =X2- X1就是物體相對於傳送帶的位移。