高三物理傳送帶模型主要有以下幾種:
1. 水平傳送帶:物體在水平傳送帶上滑動(dòng),受到滑動(dòng)摩擦力作用而產(chǎn)生加速度。
2. 傾斜傳送帶:物體在傾斜的傳送帶上滑動(dòng),受到摩擦力作用而產(chǎn)生加速度。
3. 圓周傳送帶:在圓周傳送帶上,物體受到離心運(yùn)動(dòng)的作用而產(chǎn)生加速度。
4. 彎曲傳送帶:在彎曲的傳送帶上,物體受到斜向摩擦力的作用而產(chǎn)生加速度。
這些是傳送帶模型中最常見(jiàn)的一些類(lèi)型,通過(guò)了解這些模型,可以幫助高三學(xué)生更好地理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,為將來(lái)的物理學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
題目:一個(gè)質(zhì)量為 m 的物體放在一水平傳送帶上,隨傳送帶一起以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng)。已知傳送帶與物體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ,某時(shí)刻,傳送帶突然向右加速運(yùn)動(dòng),加速度為 a。假設(shè)物體與傳送帶之間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,且方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同。試求:
(1)物體在傳送帶上滑動(dòng)的時(shí)間;
(2)物體相對(duì)于地面發(fā)生的位移;
(3)若傳送帶加速到某速度 v' 后勻速運(yùn)動(dòng),物體在傳送帶上滑動(dòng)的位移又是多少?
【分析】
(1)物體在傳送帶上滑動(dòng)時(shí),受到滑動(dòng)摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律求出物體加速度的大小和方向,再根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系求解時(shí)間;
(2)根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系求解物體相對(duì)于地面發(fā)生的位移;
(3)根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系求解物體在傳送帶上滑動(dòng)的位移。
【解答】
(1)物體在傳送帶上滑動(dòng)時(shí),受到滑動(dòng)摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律得:$f = \mu mg = ma$,解得:$a = \mu g$,方向向右。物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零,末速度為v,根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系公式可得:$t = \frac{v}{a} = \frac{v}{\mu g}$。
(2)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移為:$x_{1} = \frac{v^{2}}{2a} = \frac{v^{2}}{\mu g^{2}}$。物體與傳送帶相對(duì)靜止后一起勻速運(yùn)動(dòng),位移為:$x_{2} = vt = v \times \frac{v}{\mu g}$。所以物體相對(duì)于地面發(fā)生的位移為:$x = x_{1} + x_{2} - vt = \frac{v^{3}}{(\mu g)^{2}}$。
(3)物體在傳送帶上滑動(dòng)時(shí),受到滑動(dòng)摩擦力作用,根據(jù)牛頓第二定律得:$f = \mu mg = ma$,解得:$a = \mu g$。物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零,末速度為v',根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系公式可得:$t^{\prime} = \frac{v^{\prime}}{a} = \frac{v^{\prime}}{\mu g}$。物體在傳送帶上滑動(dòng)的位移為:$x^{\prime} = \frac{v^{\prime} - v}{2}t^{\prime} = \frac{v^{\prime}(v - v^{\prime})}{2\mu g}$。