高一物理:牛顿第二定律的应用,传送带..
传送带问题是困扰高一学生的一个典型问题,水平的传送带还行,特别是倾斜的传送带,有时候更是一筹莫展。本文重点讲述倾斜的传送带问题。通过三道经典例题,由浅入深进行阐述。
首先判断这样一个问题:物块是沿着斜面下滑还是直接从右端掉下来?
判断这个问题需要比较重力的沿斜面分力和滑动摩擦力的大小。
重力的沿斜面分力:mgsinθ=3N;
滑动摩擦力:μmgsinθ=2N;
由计算可知,尽管传送带是顺时针转动,物块还是要沿着斜面下滑的;而且在物块下滑的全过程中,受力状况不变,做的是匀加速直线运动。那么问题就简单了。
这个题目比起上面例1,略显复杂,主要体现在物块受的摩擦力会发生变化。
在初始阶段,传送带速度快,物块速度慢,传送带给物块的摩擦力沿着斜面向下;这一点一般不容易错。
问题在于:当物块的速度加速到和传送带的速度相同的时候,接下来物块做什么运动呢?
还是要比较重力的沿斜面分力与摩擦力的大小,只不过此时的摩擦力是最大静摩擦力,用滑动摩擦力代替。
重力沿斜面分力:mgsinθ=3N;
最大静摩擦力:μmgcosθ=2N;
由于重力的沿斜面分力大于最大静摩擦力,所以,当物块速度和传送带相等之后,依然会相对于传送带继续向下加速滑动,只不过此时的摩擦力方向沿着斜面向上,物块的加速度和第一阶段不再相同。下面提供一下这个题目的解答。
有的同学会问:物块的速度达到传送带速度之后,如果重力的沿斜面分力小于最大静摩擦力怎么办呢?会不会减速?
事实上是不会的。举个水平面的例子,在水平面上拉物体,外力小于最大静摩擦的情况下,是不会产生相对滑动的。在倾斜的面上依然成立,如果重力的沿斜面分力小于最大静摩擦力,那么物块相对于传送带不会产生滑动,也就是说,物块将和传送带一起向下匀速运动。
下面提供一道针对性的题目,在这个题目中,物块达到传送带的速度之后,重力沿斜面分力小于最大静摩擦力,物块匀速运动。同学们自己解答一下。(数据不太好算,结果约等于2.1s)