傳送帶模型解題策略

傳送帶模型是高中物理課程中的重要模型之一，多以選擇題和計(jì)算題的形式在考試中出現(xiàn)．與傳送帶有關(guān)的問題情境較多，主要涉及分析物體與傳送帶之間的相互作用特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律以及相互作用過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系等，綜合性較高，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大．本文以常見的水平傳送帶和傾斜傳送帶為例，系統(tǒng)地總結(jié)傳送帶模型的通用解題策略和具體步驟，旨在幫助大家提高解決類似問題的能力．

１ 傳送帶模型的解題策略及具體步驟

１．１ 明確研究對(duì)象，畫出受力分析圖

在研究傳送帶模型的過程中，核心任務(wù)是準(zhǔn)確分析物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其受力特點(diǎn)．因此，我們首先需要明確研究對(duì)象（即物體），并在考慮物體與傳送帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，準(zhǔn)確地繪制出物體的受力分析圖．在受力分析的過程中，我們通常按照以下步驟進(jìn)行：首先考慮重力、電磁力等非接觸力，其次是彈力，然后是摩擦力，最后綜合考慮其他所有可能的力．

１．２ 利用牛頓第二定律列方程，求解加速度

在完成對(duì)物體受力分析后，首先需要判斷物體是否具有加速度．一旦確認(rèn)存在加速度，便應(yīng)在受力分析圖上注明加速度的方向．接著，根據(jù)牛頓第二定律建構(gòu)方程式，求解物體的加速度，這是進(jìn)一步分析物體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的必要準(zhǔn)備．

１．３ 繪制vＧt 圖像

在繪制研究對(duì)象的vＧt 圖像時(shí)，首先基于受力分析和題干提供的信息，對(duì)物體在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定性或定量描述．接著，繪制傳送帶的vＧt 圖像，以便清晰展現(xiàn)物體與傳送帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系．

１．４ 利用功能關(guān)系分析能量轉(zhuǎn)化

在做好前三個(gè)步驟的準(zhǔn)備后，根據(jù)問題的具體要求，我們可以應(yīng)用功的公式，并結(jié)合動(dòng)能定理，來計(jì)算物體在各個(gè)過程中所受到的各個(gè)力對(duì)其所做的功．這一步的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確地分析出在相應(yīng)階段中摩擦力對(duì)物體做功以及摩擦力對(duì)傳送帶做功的多少．摩擦力對(duì)傳送帶所做的功的大小，實(shí)際上就是在該階段由于運(yùn)送物體電動(dòng)機(jī)需要額外做的功．而一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和，則代表了物體在傳送帶上相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能，這部分損失的機(jī)械能最終會(huì)轉(zhuǎn)化為物體與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱能．

２ 傳送帶模型典型問題分析

２.１ 水平傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，物體無初速度輕放在傳送帶上

例１ 如圖g8sjVonU2UrDH1jWtqn4GA==１所示，水平放置的傳送帶以速度v＝２m·s－１向右運(yùn)行，現(xiàn)將一質(zhì)量為m ＝２kg的小物體輕輕地放在傳送帶A 端，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝０.２，傳送帶A 端與B 端相距４m（重力加速度g ?。保癿·s－２）．求：

（１）物體在傳送帶上相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)階段的加速度a物．

（２）物體在傳送帶上打滑階段經(jīng)歷的時(shí)間t１．

（３）物體相對(duì)傳送帶運(yùn)動(dòng)過程中，物體發(fā)生的位移x１;傳送帶的位移x２;物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移Δx．

（４）在相對(duì)運(yùn)動(dòng)階段，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做功W１;對(duì)傳送帶做功W２;此階段因摩擦產(chǎn)生的Q熱．

解析 （１）物體剛放上去時(shí)，受力分析如圖２所示，由圖可知物體將在傳送帶上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直到v物＝v帶，二者相對(duì)靜止后，摩擦力消失，物體將隨傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到從傳送帶右端飛出．由牛頓第二定律可得

a物＝Ff／m ＝μmg／m ＝μg＝２m·s－２．