高中物理传送带专题?一、水平传送带问题 当传送带速度为 \(v_m\),物体与传送带间动摩擦因数为 \(\mu\),两轮间距离为 \(L\),物体置于传送带一端时初速度为 \(v_0\)。(1) 当 \(v_0=0\),物体刚置于传送带上时,受摩擦力作用做匀加速运动,加速度为 \(a = \mu g\)。那么,高中物理传送带专题?一起来了解一下吧。
传送带问题在高中力学中是一个常见的主题。假设有一个水平放置并旋转的传送带,当你轻轻将一个物体放在上面时,这个物体的初始速度为零,而传送带则具有一定的速度。在这种情况下,物体会在传送带上相对滑动。因此,它受到与传送带运动方向相同的摩擦力作用,物体在此摩擦力的作用下进行匀加速直线运动,这是动摩擦力。
如果传送带不是水平放置,而是与水平面形成一定角度,并且是向上旋转的,那么在物体轻放在传送带下方后,物体会像前面所述一样加速。假设在某个时刻物体的速度与传送带速度相等,那么它将不再继续加速。在接下来的阶段,物体与传送带之间的摩擦力会转变为静摩擦力,因为它使物体保持与传送带的相对静止。
当传送带从上往下转动时,在上面放置一个物体后,物体同样会先加速,此时摩擦力的方向向下。假设在某个时刻物体的速度与传送带速度相等,那么它将开始有下滑的趋势。此时,物体与传送带之间的摩擦力方向变为向上,成为阻力。
无论如何,在物体减速之前,摩擦力总是与v的方向相反。因此,在这个摩擦力的作用下,物体会减速,即使初始速度v1足够大,摩擦力也不会改变。摩擦力与速度无关。
物体减速到零的过程不受传送带的影响,因为在此过程中物体不再受到传送带的直接作用。
传送带问题是高中物理中的难点,处理这类问题的关键是理解模型,运用运动规律分析求解。通常,解决传送带问题的步骤如下:明确初始条件、判断相对运动、计算滑动摩擦力的大小与方向、分析受力和加速度、依据速度变化分析相对运动,进而判断后续受力及运动情况。
一、水平传送带问题
当传送带速度为 \(v_m\),物体与传送带间动摩擦因数为 \(\mu\),两轮间距离为 \(L\),物体置于传送带一端时初速度为 \(v_0\)。
(1) 当 \(v_0=0\),物体刚置于传送带上时,受摩擦力作用做匀加速运动,加速度为 \(a = \mu g\)。物体从开始置于传送带至离开时速度为 \(v = \sqrt{2\mu gL}\)。若 \(v_m < \sqrt{2\mu gL}\),物体将先加速后匀速运动;若 \(v_m \geq \sqrt{2\mu gL}\),物体将一直加速运动。
(2) 当 \(v_0 \neq 0\) 且与 \(v_m\) 同向时,物体刚置于传送带上做匀加速运动,加速度为 \(a = \mu g\)。若物体加速到离开,其离开时速度为 \(v = \sqrt{v_0^2 + 2\mu gL}\)。
深入解析:高中物理必修一——传送带模型的奥秘
在物理世界中,摩擦力犹如一把隐形的调速器,它在水平和倾斜传送带上发挥着关键作用。摩擦力的起落与物体的相对运动息息相关,滑动与静止的边界,决定了力的瞬息万变。让我们一起探索这看似简单却富含深意的传送带模型。
摩擦力的魔力
摩擦力的出现并非随机,而是源自物体间的相对运动。当物体共速,摩擦力消逝,反之,摩擦力的方向则由运动方向决定。判断摩擦力,遵循这样的规律:同向运动,快者减速慢者加速;反向运动,方向直接相反。水平传送带的摩擦力方向,取决于物体与传送带的速度关系,牛顿定律和运动学公式在此成为解题的得力助手。
水平传送带:速度与摩擦力的舞蹈
在水平同向传送带上,物块的速度与传送带一致,摩擦力将向左,推动它减速直到共速。通过牛顿第二定律,我们可以绘制v-t图像,直观判断共速的达成。减速运动阶段,物块逐渐适应传送带的速度,运动学公式则能揭示传送带的长度。
而在相对运动的反向情况下,摩擦力变为向右,对加速物体施加作用。牛顿第二定律在此时成为合力计算的关键,v-t图像则揭示了从加速到共速,再至匀速的全过程。判断传送带长度的条件,既包括物块是否能始终保持加速,也包括何时达到速度平衡。
煤块在传送带上滑动时,其受到的摩擦力f等于μmg,即ma,由此得出a=μg=2m/s²。当v1=4m/s时,根据v1=4m/s,x1=v1t1+1/2at1²,计算得出t1=2.47s,传送带位移x2=v0t1=24.7m,划痕长度为x2-x1=8.7m。
当v1=12m/s时,减速时间为t1=(v0-v1)/-a=1s,减速位移x1=(v0+v1)t1/2=11m,接着以v0匀速运动的时间为t2=(16-11)/10=0.5s,因此总时间为t=t1+t2=1.5s,划痕长度为x=x1-v0t1=1m。
对于v1=14m/s的情况,根据x=v1t-1/2at1²,计算得出t1=1.26s,划痕长度为x=16-v0t1=3.4m。
当v1=8m/s时,加速时间为t1=(10-8)/2=1s,加速位移x1=(8+10)x1/2=9m,接着以v0匀速运动的时间为t2=(16-9)/10=0.7s,因此总时间为t=t1+t2=1.7s,划痕长度为x=v1t-9=1m。
二、倾斜传送带问题
(1) 物体与传送带一起匀速运动,物体处于平衡状态。静摩擦力与重力沿传送带方向的分力大小相等,方向相反。静摩擦力的方向沿传送带向上,大小为 mg sin a (a 为传送带的倾角)。
(2) 物体与传送带一起加速运动时,静摩擦力的大小和方向取决于加速度 a 的大小。若物体与传送带一起向上加速运动,则静摩擦力方向沿传送带向上,大小为 f = ma + mg sin α。若物体与传送带一起向下加速运动,则静摩擦力的大小和方向取决于 a 的大小。当 a = g sin a 时,无静摩擦力;当 a > g sin a 时,静摩擦力方向沿传送带向下,大小为 f = ma - mg sin a;当 a < g sin a 时,静摩擦力方向沿传送带向上,大小为 f = mg sin a - ma。
例2(2014北京东城二模,24) 中描述了倾斜放置的传送带和物体的运动情况。金属块A与木块B的质量均为1 kg,沿传送带分别向上和向下运动。金属块A与传送带间的动摩擦因数通过计算求得为μ1。木块B与挡板P发生碰撞后,其最高位置与挡板P的距离和电动机的输出功率通过分析得出。
(1) 金属块A由静止释放后沿传送带向上运动,经过2s到达M端。
以上就是高中物理传送带专题的全部内容,煤块在传送带上滑动时,其受到的摩擦力f等于μmg,即ma,由此得出a=μg=2m/s²。当v1=4m/s时,根据v1=4m/s,x1=v1t1+1/2at1²,计算得出t1=2.47s,传送带位移x2=v0t1=24.7m,划痕长度为x2-x1=8.7m。当v1=12m/s时,减速时间为t1=(v0-v1)/-a=1s。