则人拉绳做的功为W3=Fh=FH()③
由于不计滑轮质量、摩擦和绳子重,因此绳拉物体所做的功(变力做功)就等于人拉绳做的工,即W1=W3④
由①③④式联立解得摩擦力对物体所做的功为W2=mvb2-FH()
则物体克服摩擦力所做的功为Wf=-W2=FH()- mvb2.
8、地面上固定着一个倾角为37°的足够长的斜面,有一个物体以一定的初速度从斜面底端沿斜面向上运动,又沿斜面向下运动,返回底端时,其速度大小变为初速度的一半,求物体与斜面之间的动摩擦因数μ.
解析:分别对上滑与下滑两阶段应用动能定理列方程求解,也可以对于整个过程应用动能定理列方程求解.但一定将摩擦因数包含在摩擦力做功的表达式中.
设物体的初速度v0,应用动能定理解题
对物体沿斜面上升过程应用动能定理有-mgsin37°·s-μmgcos37°·s=0-mv02
对物体沿斜面下滑过程应用动能定理有mgsin37°·s-μmgcos37°·s=m()2
以上两式联立得:μ=tan37°=0.45.
9、总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶了L的距离.于是立即关闭油门,除去牵引力,设运动的阻力与重力成正比,机车的牵引力是恒定的,求列车完全停下时,列车两部分间的距离是多少?
解析:列车在脱钩前做匀速运动,其牵引力F=kmg脱钩后,尾部车厢在阻力作用下匀减速运动,前部机车在关闭油门加前速运动,在关闭油门后做减速运动,依据题意,可以作出如图所示运动的示意图.
从运动过程看,前部车厢和尾部车厢均做阶段性匀变速运动,可用牛顿第二定律和运动学公式联立求解,但运算相当烦琐,可考虑用动能定理求解,而且可以不分段处理,整体考虑.
以机车为研究对象,受力情况为:脱钩发现前受牵引力和阻力,发现后只受阻力,对其脱钩前后的全过程,根据动能定理有:FL-k(M-m)gs2=0-(M-m)v02①