水平传送带模型

实验目的

分析物体在水平传送带上的受力与运动,会求加速时间、位移和划痕长度。

实验原理

物体速度小于传送带速度 v 时,受向前的滑动摩擦力 f = μmg,加速度 a = μg。共速所需时间 t = v/(μg),物体位移 v²/(2μg)。共速后无相对运动趋势,摩擦力为零,物体匀速。若传送带长 L 小于 v²/(2μg),物体一直加速,末速度为 √(2μgL)。物体初速为零时划痕长度 Δx = v²/(2μg)。

实验器材

• 水平传送带
• 放上传送带的物体
• 传送带速度 v
• 物体与传送带间的动摩擦因数 μ
• 速度与位置显示

实验步骤

1. 观察传送带的运行方向和速度。
2. 将物体轻放在传送带一端,分析此时摩擦力方向。
3. 观察物体加速过程,记录共速的时刻和位置。
4. 观察共速后物体的运动状态和摩擦力变化。
5. 调整传送带速度或长度,比较物体是否能达到共速。

实验现象与结论

物体放上后相对传送带向后滑动,受向前的滑动摩擦力而加速;速度增至与传送带相同后,与传送带一起匀速,摩擦力为零。若传送带较短,物体到达末端时仍未共速。传送带上留下的划痕等于共速前两者的相对位移。

常见问题

物体与传送带共速后还受摩擦力吗?

水平匀速时物体合力为零,不受摩擦力,物体与传送带一起匀速运动。

划痕长度怎么求?

划痕等于共速前传送带与物体的相对位移。物体初速为零时,Δx = v²/(2μg)。