傳送帶問題歸類分析
傳送帶是運(yùn)送貨物的一種省力工具，在裝卸運(yùn)輸行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，只要稍加留心，在工廠、車站、機(jī)場、裝卸碼頭隨處可見繁忙運(yùn)轉(zhuǎn)的傳送帶．近年來“無論是平時訓(xùn)練還是高考，均頻繁地以傳送帶為題材命題”，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際，體現(xiàn)了把物理知識應(yīng)用于日常生活和生產(chǎn)實際當(dāng)中．本文收集、整理了傳送帶相關(guān)問題，并從兩個視角進(jìn)行分類剖析：一是從傳送帶問題的考查目標(biāo)（即：力與運(yùn)動情況的分析、能量轉(zhuǎn)化情況的分析）來剖析；二是從傳送帶的形式來剖析．
首先，概括下與傳送帶有關(guān)的知識：
（一）傳送帶分類：（常見的幾種傳送帶模型）
1.按放置方向分水平、傾斜和組合三種；
2.按轉(zhuǎn)向分順時針、逆時針轉(zhuǎn)兩種；
3.按運(yùn)動狀態(tài)分勻速、變速兩種。
（二）傳送帶特點(diǎn)：
傳送帶的運(yùn)動不受滑塊的影響，因為滑塊的加入，帶動傳送帶的電機(jī)要多輸出的能量等于滑塊機(jī)械能的增加量與摩擦生熱的和。
（三）受力分析：
傳送帶模型中要注意摩擦力的突變（發(fā)生在v物與v帶相同的時刻），對于傾斜傳送帶模型要分析mgsinθ與f的大小與方向。突變有下面三種：
1.滑動摩擦力消失；
2.滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力；
3.滑動摩擦力改變方向；
（四）運(yùn)動分析：
1.注意參考系的選擇，傳送帶模型中選擇地面為參考系；
2.判斷共速以后是與傳送帶保持相對靜止作勻速運(yùn)動呢？還是繼續(xù)加速運(yùn)動？
3.判斷傳送帶長度——臨界之前是否滑出？
（五）傳送帶問題中的功能分析
1. 功能關(guān)系：
WF=△EK+△EP+Q。傳送帶的能量流向系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能、被傳送的物體的動能變化，被傳送物體勢能的增加。因此，電動機(jī)由于傳送工件多消耗的電能就包括了工件增加的動能和勢能以及摩擦產(chǎn)生的熱量。
2.對WF、Q的正確理解
（a）傳送帶做的功：WF=F·S帶
功率P=F× v帶（F由傳送帶受力平衡求得）
（b）產(chǎn)生的內(nèi)能：Q=f·S相對
（c）如物體無初速，放在水平傳送帶上，則在整個加速過程中物體獲得的動能EK，因為摩擦而產(chǎn)生的熱量Q有如下關(guān)系：EK=Q=。
一對滑動摩擦力做的總功等于機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱能的值。而且這個總功在求法上比一般的相互作用力的總功更有特點(diǎn)，一般的一對相互作用力的功為W＝f相s相對，而在傳送帶中一對滑動摩擦力的功W＝f相s，其中s為被傳送物體的實際路程，因為一對滑動摩擦力做功的情形是力的大小相等，位移不等（恰好相差一倍），并且一個是正功一個是負(fù)功，其代數(shù)和是負(fù)值，這表明機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的量即是兩功差值的絕對值。
（六）水平傳送帶問題的變化類型
設(shè)傳送帶的速度為v帶，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，兩定滑輪之間的距離為L，物體置于傳送帶一端的初速度為v0。
1、v0＝0， v0物體剛置于傳送帶上時由于受摩擦力作用，將做a =μg的加速運(yùn)動。假定物體從開始置于傳送帶上一直加速到離開傳送帶，則其離開傳送帶時的速度為v＝，顯然有：v帶＜時，物體在傳送帶上將先加速，后勻速。
v帶 ≥時，物體在傳送帶上將一直加速。
2、 V0≠ 0，且V0與V帶同向
（1）V0＜ v帶時，同上理可知，物體剛運(yùn)動到帶上時，將做a =μg 的加速運(yùn)動，假定物體一直加速到離開傳送帶，則其離開傳送帶時的速度為V＝，顯然有：V0＜ v帶＜時，物體在傳送帶上將先加速后勻速。
v帶 ≥時，物體在傳送帶上將一直加速。
（2）V0＞ v帶時，因V0＞ v帶，物體剛運(yùn)動到傳送帶時，將做加速度大小為a = μg的減速運(yùn)動，假定物體一直減速到離開傳送帶，則其離開傳送帶時的速度為V＝，顯然v帶 ≤時，物體在傳送帶上將一直減速。
V0＞ v帶＞時，物體在傳送帶上將先減速后勻速。
3、V0≠ 0，且V0與V帶反向
此種情形下，物體剛運(yùn)動到傳送帶上時將做加速度大小為 的減速運(yùn)動，假定物體一直減速到離開傳送帶，則其離開傳送帶時的速度為V＝，顯然：
V ≥ 0，即V0≥時，物體將一直做減速運(yùn)動直到從傳送帶的另一端離開傳送帶。
V＜0，即V0＜時，物體將不會從傳送帶的另一端離開而從進(jìn)入端離開，其可能的運(yùn)動情形有：
a、先沿V0方向減速，再反向加速直至從放入端離開傳送帶
b、先沿V0方向減速，再沿v0反向加速，最后勻速直至從放入端離開傳送帶。
（七）傾斜傳送帶問題的變化類型
1、V0＝0
2、V0≠ 0，且V0與 v帶同向
① V0＜ v帶時 ②V0＞ v帶時
3、V0≠ 0，且V0與 v帶反向
①V0＜ v帶時 ②V0＞ v帶時
當(dāng)μ≥tanθ時，物塊在加速至與傳送帶速度相同后，物塊將與傳送帶相對靜止，并同傳送帶一起勻速運(yùn)動；當(dāng)μ＜tanθ時，物塊在獲得與傳送帶相同的速度后仍繼續(xù)加速．
（八）傳送帶模型的一般解法
1.確定研究對象；
2.受力分析和運(yùn)動分析，（畫出受力分析圖和運(yùn)動情景圖），注意摩擦力突變對物體運(yùn)動的影響；
3.分清楚研究過程，利用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律求解未知量。
傳送帶的具體類型拋析：
一、傳送帶問題中力與運(yùn)動情況分析
傳送帶的試題以力和運(yùn)動的關(guān)系為多見，有水平方向的，有傾斜方向的，也有水平和傾斜兩個方向相結(jié)合的，還有變形的傳送帶．在處理傳送帶上的力和運(yùn)動的關(guān)系時，要依據(jù)物體的受力情況，判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)；也有依據(jù)物體的運(yùn)動性質(zhì)，去求解物體的受力情況．
1、水平傳送帶上的力與運(yùn)動情況分析
例1 水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于車站、碼頭，工廠、車間。如圖所示為水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v0＝2 m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m的工件無初速度地放在A處，傳送帶對工件的滑動摩擦力使工件開始做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2 ,AB的之間距離為L＝10m ，g取10m/s2 ．求工件從A處運(yùn)動到B處所用的時間．
分析 工件無初速度地放在傳送帶上，由于傳送帶以2 m/s的恒定速度勻速運(yùn)動，工件在傳送帶上受到傳送帶給予的滑動摩擦力作用做勻加速運(yùn)動，當(dāng)工件加速到與傳送帶速度相等時，如果工件沒有滑離傳送帶，工件在傳送帶上再不相對滑動，兩者一起做勻速運(yùn)動．
解答 設(shè)工件做加速運(yùn)動的加速度為a ，加速的時間為t1 ，加速運(yùn)動的位移為l ，根據(jù)牛頓第二定律，有：μmg=ma
代入數(shù)據(jù)可得：a＝2 m/s2
工件加速運(yùn)動的時間t1＝
代入數(shù)據(jù)可得： t1＝1s
此過程工件發(fā)生的位移l =2at12
代入數(shù)據(jù)可得：l＝1m
由于l＜L，所以工件沒有滑離傳送帶
設(shè)工件隨傳送帶勻速運(yùn)動的時間為t2 ，則t2＝
代入數(shù)據(jù)可得：t2＝4.5s
所以工件從A處運(yùn)動到B處的總時間t＝t1＋t2＝5.5 s
點(diǎn)評 這是一道傳送帶以恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而被運(yùn)送的工件初速度為0的實際問題，解決這類問題首先要對被運(yùn)送的工件進(jìn)行受力分析，由工件的受力情況判斷出工件的運(yùn)動性質(zhì)，然后根據(jù)運(yùn)動性質(zhì)求解待求物理量。一般情況下，工件在傳送帶上有兩種運(yùn)動形式，一是勻加速運(yùn)動，二是勻速運(yùn)動。從勻加速運(yùn)動到勻速運(yùn)動過程中，往往要對工件在傳送帶上做加速運(yùn)動結(jié)束時是否滑離傳送帶作出判斷，如果已經(jīng)滑離傳送帶，則工件不存在勻速運(yùn)動階段，如果沒有滑離，則工件將與傳送帶一起做勻速運(yùn)動．可見工件是否滑離傳送帶的判斷是不能忽視的．
2、傾斜傳送帶上的力與運(yùn)動情況分析
略
3、水平和傾斜組合傳送帶上的力與運(yùn)動情況分析
略
4、變形傳送帶上的力與運(yùn)動情況分析
略
二、傳送帶問題中能量轉(zhuǎn)化情況的分析
1、水平傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析
略
2、傾斜傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析
略
3、水平和傾斜組合傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析
略
4、變形傳送帶上的能量轉(zhuǎn)化情況分析
略
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