傳送帶模型中的功能關系及應用

周榮高

傳送帶問題以真實物理現(xiàn)象為依據(jù)，它既能訓練學生的科學思維，又能聯(lián)系科學和生活實際，同時涉及受力分析、相對運動、牛頓運動定律以及功能關系等多方面相關的知識，綜合性強，能考查考生分析物理過程及應用物理規(guī)律解答實際問題的能力，這種類型的問題是高考命題的熱點和難點。本文側重分析有關摩擦力做功的計算、動能定理的運用以及傳送帶系統(tǒng)能的轉化和守恒的有關問題。

一、功能關系計算

1.物體與傳送帶相對滑動時摩擦力的功

①滑動摩擦力對物體做的功

由動能定理

其中x₁是物體對地的位移，滑動摩擦力對物體可能做正功，也可能做負功，物體的動能可能增加也可能減少。

②滑動摩擦力對傳送帶做的功由功的概念得 ，其中x₂是傳送帶對地的位移，滑動摩擦力對傳送帶可能做正功也可能做負功。

說明：當摩擦力對傳送帶做負功時，我們通常說成是傳送帶克服摩擦力做功，這個功的數(shù)值等于外界向傳送帶系統(tǒng)輸入的能量。

③摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于摩擦力對物體和傳送帶做的功的代數(shù)和。

即

結論：滑動摩擦力對系統(tǒng)總是做負功，這個功的數(shù)值等于摩擦力與相對位移的乘積。

④摩擦力對系統(tǒng)做的總功的物理意義是：摩擦力對系統(tǒng)做的總功，在數(shù)值上等于物體與傳送帶相對運動過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，即Q=f△x。

2.傳送帶系統(tǒng)能量的分配

要維持傳送帶勻速運動，必須有外力克服傳送帶受到的阻力做功而將系統(tǒng)外的能量轉化為系統(tǒng)的能量，傳送帶克服摩擦力所做的功W等于外界注入系統(tǒng)的能量E，通常情況下，這部分能量一部分轉化為被傳送物體的機械能E_機，另一部分通過相互摩擦轉化為內能Q?！?br>