Question

高中物理问题传送带问题，为什么计算做功有时需要考虑

Answer 1

中学物理中，学生在解“传送带问题”时，极易出错，易错原因是什么？我们应如何应对这类问题，下面进行分析并以典型例题帮助理解。1.易错原因1.1传送带上的运动物体（研究对象）既对地运动又对传送带运动，在利用运动学公式列方程的时候，同学们易犯“混淆参考系”的错误，即一个运动学方程中所有运动学量不是针对同一个参考系的。1.2传送带上的物体（研究对象）由于运动状态的改变，即速度的改变，会导致其受力情况发生变化，进一步导致运动性质发生变化，同学们往往忽略这一点。2.应对法2.1研究物体运动时参考系的选取是任意的，但是一个运动学公式中的所有运动学量必须是针对同一个参考系的。2.2牛顿运动定律只适用于惯性参考系，根据牛顿第二定律算出的加速度也是针对于惯性系的，通常就是对地而言。2.3“物体对地速度变成零”或“对传送带速度变成零”这些特殊时刻往往是物体受力情况和运动性质改变的转折点，在定量求解之前，尽量先做出定性分析，预测各种可能情况。3.典型例题解析例题：一粗糙的水平传送带的左右两端有其等高的水平面，当传送带不转动时，一物体从传送带的左端以速度V1滑上去，以速度V2从传送带的右端滑下，此过程用时为t，则下面说法正确的是：A、当传送带逆时针转动时，物体可能到不了传送带的右端；B、当传送带逆时针转动时，物体一定能到达传送带的右端，且到达右端的速度仍是V2，用时仍是t;C、当传送带顺时针转动时，物体一定能到达传送带右端，且到达右端的速度一定大于V2，用时一定小于t;D、当传送带顺时针转动时，物块一定能达到传送带右端，且到达右端时的速度有可能仍然是V2，用时可能仍然t.解析：假设物块与传送带之间的动摩擦因数为u，传送带左右两端的距离为L，当传送带不转动时，物块受到传送带对其向左的滑动摩擦力，以大地为参考系，物块的初速度为V1，加速度为ug的匀减速直线运动，当走过位移L时，速度变为V2，用时间为t，则有关系式V1²—V2²=2ugL，t=（V1-V2）/ug.当传送带逆时针转动时，物块的受力情况与传送带不转动时的受力情况相同，进一步可推知：以大地为参考系，物块的运动情况与传送带不转动时相同，所以选项A错B对，这两种情况区别在于：物块对传送带的运动情况是不相同的。当传送带顺时针转动时，物块受的摩擦力方向不能确定，这要看物块的速度与传送带的速度大小关系，假设传送带的速度为V0，分情况讨论如下（下面讨论中，不指明参考系的情况下都是以大地为参考系）。3.1若V0＞V1，物体受到传送带的摩擦力向右，物块的初速度为V1，加速度为ug的匀加速直线运动，这其中又可能存在两种情况：①若物块还未传送到传送带右端速度就增加到了V0，此后物块不受摩擦力，物块随传送带匀速运动；②物块一直加速到传送带右端，这两种情况无论是哪一种都可推得，物块到右端的速度一定大于V1，用时一定小于t。3.2若V0=V1，物块不受摩擦力，物块一直随传送带做匀速直线运动，用时一定小于t。3.3若V2