【错解分析】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 据初速为零的匀加速直线运动位移公式可知, 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。 【正解】以传送带上轻放物体为研究对象,如图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 时间t1内物体的位移<10(m) 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。 【点评】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。 |