傳送帶問題中的摩擦力突變規律探究

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.

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，其常常會發生突變.實際上，傳送帶問題中的摩擦力突變都是發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為0.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為靜摩擦力的典型例題.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無初速放置一個質量為0.5kg的物體.已知物體和傳送帶間的動摩擦因數為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，則會繼續加速，滑動摩擦力方向變為斜向上.這類問題要注意物體相對于傳送帶的速度方向，根據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突變，分析時，必須抓住摩擦力的發生改變的位置，這些突變點一般在物體和傳送帶速度相等的時刻出現.

[1]吳梅生. 在物理習題教學中培養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