传送带问题中的摩擦力突变规律探究

王世珠

(江苏省东台市安丰中学，江苏 东台 224221)

传送带问题中的摩擦力突变规律探究

王世珠

(江苏省东台市安丰中学，江苏 东台 224221)

传送带问题中的摩擦力的方向一般不是固定不变的其常常会发生突变，分析时必须抓住摩擦力方向改变的位置，这些突变点都是在物体和传送带速度相等的同时出现.

传送带；摩擦力；方向；突变

传送带问题是高中物理中比较复杂的一类题型，其难在摩擦力不好分析.传送带问题中的摩擦力一般不是固定不变，其常常会发生突变.实际上，传送带问题中的摩擦力突变都是发生在物体和传送带速度相等的瞬间，只要抓住这个瞬间物体的受力情况，就能抓住摩擦力突变的关键点.下面对传送带问题中常见的三类摩擦力突变问题进行分析.

1.滑动摩擦力的有无突变

例题1 如图1，其为水平传送带装置的示意图，传送带AB始终保持恒定速度v0=2 m/s运行，质量为m的工件由静止放在A处，假若工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.2，AB的之间距离为L=4m，重力加速度g取10m/s2.则工件从A端运动到B端所用的时间为多少？

点评解题时，需要关注工件和传送带的相对运动.如果工件和传送带有相对运动时，传送带对工件有滑动摩擦力；如果工件和传送带相对静止，传送带对工件的滑动摩擦力变为0.也可以用假设法判断，两者速度相等时，如果传送带对工件有向右的滑动摩擦力，物体则向右加速，物体的速度超过传送带，显然是不可能的；如果物体受到传送带向左的摩擦力，物体将做减速运动，速度将比传送带小，也是不可能的.

2.滑动摩擦力到静摩擦力的突变

例题2 如图2所示,，传送带与地面成37°倾斜放置，并且以10m/s的速度顺时针传动.将质量为0.5kg的物体无初速度地从传送带的底端A释放.已知传送带的底端A到顶端B的长度为50m，物体和传送带之间的动摩擦因数为0.9.问：物体从传动带底端A运动到顶端B的时间是多少？

点评本题为传送带问题中滑动摩擦力突变为静摩擦力的典型例题.物体刚开始的速度要比传送带的速度小，传送带对物体的滑动摩擦力使物体斜向上加速.当物体和传送带速度相等，两者相对静止时，滑动摩擦力发生突变，变成静摩擦力.而最大静摩擦力大于重力的分力，物体不可能做减速运动.所有，物体将向上做匀速直线运动.

3.滑动摩擦力的方向突变

例题3 如图3所示，一个传送带以37°角放置与地面，传送带以10m/s逆时针进行传动，在传送带顶端A无初速放置一个质量为0.5kg的物体.已知物体和传送带间的动摩擦因数为0.5，知传送带从顶端A到底端B的长度为16m.问：物体从传送带顶端A运动到底端B的时间是多少？

点评本题是滑动摩擦力分析改变的传送带问题.刚开始，传送带速度大，物体速度小，相对运动向上，滑动摩擦力向下.达到传送带的速度时，物体并不会做匀速直线运动，因为重力的分力要比向上的最大静摩擦力大，物体无法和传送带相对静止，则会继续加速，滑动摩擦力方向变为斜向上.这类问题要注意物体相对于传送带的速度方向，根据相对速度的方向来判断滑动摩擦力的方向，而不能凭借感觉进行判断.

总之，传送带问题分析的关键点在于摩擦力的判断上.因为摩擦力可能会出现突变，分析时，必须抓住摩擦力的发生改变的位置，这些突变点一般在物体和传送带速度相等的时刻出现.

[1]吴梅生. 在物理习题教学中培养学生科学思维能力探讨——以传送带问题为例[J]. 物理之友,2017,33(08):13-14.

[责任编辑：闫久毅]

2017-07-01

王世珠(1980-)，女，汉族，江苏省东台市人，本科，中学一级，从事高中物理教学工作.

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1008-0333(2017)28-0076-02