物理必备复习资料二之十

例10  有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，则传送带将该物体传送10m的距离所需时间为多少?

　　【错解】由于物体轻放在传送带上，所以v0=0，物体在竖直方向合外力为零，在水平方向受到滑动摩擦力(传送带施加)，做v0=0的匀加速运动，位移为10m。

　　据牛顿第二定律F=ma有f=μmg=ma，a=μg=5m/s2

　　【错解原因】上述解法的错误出在对这一物理过程的认识。传送带上轻放的物体的运动有可能分为两个过程。一是在滑动摩擦力作用下作匀加速直线运动;二是达到与传送带相同速度后，无相对运动，也无摩擦力，物体开始作匀速直线运动。关键问题应分析出什么时候达到传送带的速度，才好对问题进行解答。

　　【分析解答】以传送带上轻放物体为研究对象，如图2-29在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做v0=0的匀加速运动。

　　据牛二定律F=ma

　　有水平方向：f=ma ①

　　竖直方向：N-mg=0 ②

　　f=μN ③

　　由式①，②，③解得a=5m/s2

　　设经时间tl，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线运动的速度公式

　　v0=v0+at ④

　　解得t1=0.4s

　　物体位移为0.4m时，物体的速度与传送带的速度相同，物体0.4s后无摩擦力，开始做匀速运动

　　S2=v2t2 ⑤

　　因为S2=S-S1=10—0.4=9.6(m)，v2=2m/s

　　代入式⑤得t2=4.8s

　　则传送10m所需时间为t=0.4+4.8=5.2s。

　　【评析】本题是较为复杂的一个问题，涉及了两个物理过程。这类问题应抓住物理情景，带出解决方法，对于不能直接确定的问题可以采用试算的方法，如本题中错解求出一直做匀加速直线运动经过10m用2s，可以拿来计算一下，2s末的速度是多少，计算结果v=5×2=10(m/s)，已超过了传送带的速度，这是不可能的。当物体速度增加到2m/s时，摩擦力瞬间就不存在了。这样就可以确定第2个物理过程。