Question

（10分）如图所示，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？

Answer 1

解析：以传送带上轻放物体为研究对象，如图所示，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t_l，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。

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。