传送带地受力分析报告

1、传送带是应用广泛的一种传动装置，以其为素材的问题以真实物理现象为依据， 它既能训练学生的科学思维， 又能联系科学、 生产和生活实际， 是很好的能力考 查型试题，这类试题大都具有物理情景模糊、条件隐蔽、过程复杂等特点，是历 年高考考查的热点， 也是广大考生的难点。 现通过将传送带问题归类赏析， 从而 阐述解决这类问题的基本方法， 找出解决这类问题的关键， 揭示这类问题的实质。、依托传送带的受力分析问题例 1 如图 1 所示，一质量为 的货物放在倾角为 的传送带一起向上或向 下做加速运动。设加速度为 ，试求两种情形下货物所受的摩擦力 。解析：物体 向上加速运动时， 由于沿斜面向下有重力的分力， 所

2、以要使物 体随传送带向上加速运动， 传送带对货物的摩擦力 必定沿传送带向上。 物体随 传送带向下加速运动时， 摩擦力的方向要视加速度的大小而定， 当加速度为某一 合适值时， 重力沿斜面向下的分力恰好提供了所需的合外力， 则摩擦力这零； 当 加速度大于这一值时， 摩擦力 应沿传送带向下； 当加速度小于这一值时， 摩擦 力 应沿传送带向上。当物体随传送带向上加速运动时，由牛顿第二定律得：所以 ，方向沿斜面向上。物体随传送带向下加速运动时，设 沿传送带向上，由牛顿第二定律得：所以当 时， ，与所设方向相同，即沿斜面向上当 时， ，即货物与传送带间无摩擦力作用当 时， ，与所设方向相反，即沿斜面向下小

3、结：当传送带上物体所受摩擦力方向不明确时， 可先假设摩擦力向某一方向，然后应用牛顿第二定律导出表达式，再结合具体情况进行讨论、依托传送带的相对运动问题例 2 一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带 之间的动摩擦因数为 。初始时， 传送带与煤块都是静止的。 现让传送带以恒定 的加速度 开始运动，当其速度达到 后，便以此速度做匀速运动。经过一段 时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后， 煤块相对于传送带不再滑动。 求 此黑色痕迹的长度。解析：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑 动，煤块的加速度 小于传送带的加速度 。根据牛顿定律，可得： 设经 历时

4、间 ，传送带由静止开始加速到速度等于 ，煤块则由静止加速到 ，有由于 ，故 ，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经过时间 ， 煤块的速度由 增加到 ，有 ，此后，煤块与传送带运动速度相同， 相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从 0 增加到 的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别 为 和 ，有：传送带上留下的黑色痕迹的长度由以上各式得小结：对于多个物理过程问题， 能否按顺序对题目给出的物体运动过程进行 分段分析，是解决问题的关键所在三、依托传送带的临界、极值问题例 3 如图 2 所示为粮店常用的皮带传输装置，它由两台皮带传输机组成， 一台水平传送， AB两端相距 3m；另一台

5、倾斜，传送带与地面倾角；CD两端相距 445m，B、C 相距很近水平部分 AB以的速率顺时针转动，将质量为 10kg 的一袋米匀速传到倾斜的 CD部分，米袋与传送带间动摩擦因数为 05求：1）若 CD部分不运转，求米袋沿传输带所能上升的最大距离；（2）若要米袋能被送到 D 端，CD部分运转速度应满足的条件及米袋从 C 到 D所用时间的取值围。解析： （1）米袋沿 CD上滑时，由牛顿第二定律得：由运动学公式得：代入数值解得：2）设 CD部分运转速度为 时，米袋恰能达 D点，则：米袋速度减为 之前：加速度 ；位移米袋速度小于 之后：加速度 ；位移又因 ，解得：即要把米袋送到 D 点，CD部分速度，

6、且应沿顺时针方向转动。米袋恰能达 D 点时，速度恰好为零，此时间最长，由运动学规律得：若 CD部分速度较大， 使米袋沿 CD上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上， 则所用时间最短。此种情况下米袋加速度一直为 ，由 ，解得：。所以所求时间围为：小结：当物体的运动从一种现象到另一种现象或从一种状态到另一种状态时 必定有一个转折点， 这一转折点对应的状态叫临界状态， 临界状态必须满足的条 件叫临界条件。 解决这类临界极值问题时， 判断相关物理量的转折点 （如受力突 变、速度方向相对地或传送带发生变化等），找出临界条件，并建立临界方程是 这类问题的突破口。四、依托传送带的功能转化关系问题例 4 一传送带装置

7、示意如图 3 所示，其中传送带经过 AB区域时是水平的， 经过 BC区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过 CD区域时是 倾斜的， AB和 CD都与 BC相切，现将大量的质量均为的小货箱一个一个在 A处放到传送带上，放置时初速度为零，经传送带运送到 D 处，D和 A 的高度差为，稳定工作时的传送带速度不变， CD段上各箱等距排列， 相邻两箱的距离为 。 每个箱子在 A处投放后，在到达 B 之前已经相对于传送带静止， 且以后也不再滑动（忽略 BC段时的微小滑动）。已知在一段相当长的时间，其运送小货箱的 数目为 ，这种装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦，求电

8、动机的平均输出功率 。解析：在传送稳定的情况下， 在一定时间将有一定数量的小货箱从 A 端送到 D端。在传送过程中，小货箱的动能和重力势能都增大了一定数值，另外在水平 的 AB 部分，小货箱与皮带等速前要发生一段相对位移，通过摩擦力做功而产生 一定数量的能。由功能关系知， 上述能量的增加和产生， 都是电动机做功和结果。 求出单位时间产生的能和小货箱动能、 重力势能增量的总和， 即为电动机的输出 功率。以地面为参考系（下同），设传送带的运动速度为 ，在水平段运输的过程 中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做初速度为零的匀加速运动， 设这段路程为 ， 所用时间为 ，加速度为 。则对小货箱有 ， ，在这段

9、时间，传送带运动的路程为由前三式可得s0=2s用 表示小货箱与传送带之间的摩擦力，则传送带对小货箱做功为传送带克服小货箱对它的摩擦力做功为两者之差就是克服摩擦力做功产生的热量可见，在小货箱加速运动过程中，小货箱获得的动能与发热量相等时间电动机输出的功为此功用于增加小货箱的动能，势能以及克服摩擦力生热，即已知相邻两小货箱的距离为 L，所以由题意可知由以上各式解得：小结：弄清有哪些能量参与了转化， 并找出发生这些能量转化的原因， 是处 理能量问题的基本思路。 另外，准确地求出货箱动能的增量及势能增量和产生的 能间的关系，是解决本题的关键。五、依托传送带的动量问题例 5 如图 4所示，水平传送带 A

10、B长 =83m，质量为 =1kg 的木块随传 送带一起以 =2m/s 的速度向左匀速运动（传送带的传送速度恒定），木块与传 送带间的动摩擦因数 =05当木块运动至最左端 A 点时，一颗质量为 =20g 的子弹以 =300m/s 水平向右的速度正对射入木块并穿出，穿出速度=50m/s，以后每隔 1s 就有一颗子弹射中木块，设子弹射穿木块的时间极短，且每次射入 点各不相同， g 取 10m/s2。求：1）第一颗子弹射入木块并穿出时，木块速度多大？2）在被第二颗子弹击中前，木块向右运动离 A 点的最大距离？解析： （1）设子弹第一次射穿木块后的速度为（方向向右），则在第一次射穿木块的过程中：对木块和子弹整体由动量守恒定律（取向右方向为正）得解得 =3m/s，方向向右。（2）木块向