一道很令我难办的物理题.一木块前端固定一滑轮,绳的另一端系在右方固定处,另一端穿过滑轮用恒力F=10N拉住,保持两股绳之间的夹角37°不变,在拉力作用下木块前进2m时,力F队木块做的功(不记摩擦阻力)
2019-06-25
一道很令我难办的物理题.
一木块前端固定一滑轮,绳的另一端系在右方固定处,另一端穿过滑轮用恒力F=10N拉住,保持两股绳之间的夹角37°不变,在拉力作用下木块前进2m时,力F队木块做的功(不记摩擦阻力)
优质解答
本题有三种解法.
第一种解法(根据功的原始定义计算):
设拉力F作用于绳子上的A点,物体在拉力作用下移动了d=2M,
(画图省略)根据余弦定理,知则A点的位移
S=(d^2+d^2+2*d*d*cos37)^(1/2)
=(2*d^2+2*d^2*cos37)^(1/2)
=[2d^2(1+cos37)]^(1/2)
位移S与拉力F的夹角
θ=37/2
拉力所做的功
W=F*S*cosθ=F*S*((1+cos2θ)/2)^(1/2) (用了半角公式)
=F*[(2d^2(1+cos37)(1+cos37)/2)^(1/2)
=F*d*(1+cos37).
第二种解法根据功能关系,向物体输入的能量等于连接物体和滑轮的绳子
对物体的拉力F1所做的功.而这个功归根到底是拉力F的功,因为能量的最终
来源是拉力的施力物体.
F1是F和水平段的绳子拉力f的合力
大小
F1=(F^2+F^2+2*F*F*cos37)^(1/2)
=(2*F^2+2*F^2*cos37)^(1/2)
=[2F^2(1+cos37)]^(1/2)
方向与水平方向成
θ=37/2 度的角
合力F1对物体所做的功
W=F1*d*cosθ
=[2F^2(1+cos37)]^(1/2)*d*(1+cos37)/2)^(1/2)
==F*d*(1+cos37).
第三种解法用等效代替:
正如第二种解法所讲到的归根到底只有拉力F的功,现在我们取消滑轮,
用一个与水平方向成37度角的力F1和一个水平方向的力F2(F1=F2),代替原来题目中的跨过滑轮的绳子
的两个力,(大小和方向都一样,)这两个力共同拉着物体向前移动d=2m,那么这两力所做的
总功和原题中的拉绳子的力所做功相等.下面计算两力所做的总功
W=W1+W2=F1*d*cos37+F2*d
=F1*d*(1+cos37)
本题有三种解法.
第一种解法(根据功的原始定义计算):
设拉力F作用于绳子上的A点,物体在拉力作用下移动了d=2M,
(画图省略)根据余弦定理,知则A点的位移
S=(d^2+d^2+2*d*d*cos37)^(1/2)
=(2*d^2+2*d^2*cos37)^(1/2)
=[2d^2(1+cos37)]^(1/2)
位移S与拉力F的夹角
θ=37/2
拉力所做的功
W=F*S*cosθ=F*S*((1+cos2θ)/2)^(1/2) (用了半角公式)
=F*[(2d^2(1+cos37)(1+cos37)/2)^(1/2)
=F*d*(1+cos37).
第二种解法根据功能关系,向物体输入的能量等于连接物体和滑轮的绳子
对物体的拉力F1所做的功.而这个功归根到底是拉力F的功,因为能量的最终
来源是拉力的施力物体.
F1是F和水平段的绳子拉力f的合力
大小
F1=(F^2+F^2+2*F*F*cos37)^(1/2)
=(2*F^2+2*F^2*cos37)^(1/2)
=[2F^2(1+cos37)]^(1/2)
方向与水平方向成
θ=37/2 度的角
合力F1对物体所做的功
W=F1*d*cosθ
=[2F^2(1+cos37)]^(1/2)*d*(1+cos37)/2)^(1/2)
==F*d*(1+cos37).
第三种解法用等效代替:
正如第二种解法所讲到的归根到底只有拉力F的功,现在我们取消滑轮,
用一个与水平方向成37度角的力F1和一个水平方向的力F2(F1=F2),代替原来题目中的跨过滑轮的绳子
的两个力,(大小和方向都一样,)这两个力共同拉着物体向前移动d=2m,那么这两力所做的
总功和原题中的拉绳子的力所做功相等.下面计算两力所做的总功
W=W1+W2=F1*d*cos37+F2*d
=F1*d*(1+cos37)