談到做功,必須要強調是哪個力對物體做功,如果是物體對物體做功,又是怎麼回事呢?原來A物體對B物體可能施加了幾個力,那A物體對B物體做功就是就是A對B所有力做功的代數和。
例:如圖所示,
在加速運動的車廂中,人用力向前推車廂,人相對車廂未移動,則()
A.人對車不做功
B.人對車做負功
C.推力對車做負功
D.車對人做負功
☞用隔離法進行分析
(1)對人如圖(a)所示,車廂對人的作用力有:車廂對人的彈力F₁,車廂底對人的支持力FN₁,車廂底對人靜摩擦力F₂,設車廂的位移為s,則車廂對人做的功為W₁= F₂s-F₁s。
由于人和車都在做加速運動,故有F₂-F₁=ma,因F₂>F₁,故W₁>0。
(2)對車廂如圖(b)所示,人對車廂的作用力有:推力F₃,對底闆的壓力FN₂,人對車的摩擦力F₄,則人對車廂做功W₂為W₂=F₃s-F₄s。
由于F₃=F₁,F₂=F₄,所以F₃<F₄,故有W₂<0,由以上分析可知:人對車做負功,推力對車做正功,車對人做正功。
例:如圖所示
的裝置在外力F的作用下沿水平方向向左勻速直線運動,已知甲、乙兩物體的質量分别為m、M,斜面的傾角為θ,重力加速度為g,當整個裝置向左一起運動x時,乙對甲所做的功為( )
☞物體甲受三個力的作用,分别為重力、彈力和摩擦力。乙對甲的力有彈力和摩擦力,乙對甲所做的功為彈力和摩擦力做功的代數和。重力的方向豎直向下,與位移方向垂直不做功,由于物體做勻速運動,合外力為零,故彈力、摩擦力的合力方向豎直向上,也不做功,C正确。
例:如圖,
電梯與水平地面成θ角,一人靜止站在電梯水平梯闆上,電梯以加速度a啟動過程中,水平梯闆對人的支持力和摩擦力分别為FN和f靜.求時間t内電梯對人做的功.()
分解加速度
解:當電梯以加速度a上升時,人受到重力mg、電梯的支持力FN和摩擦力f靜,将加速度分解為水平和豎直兩個方向,水平分加速度為acosθ,豎直分加速度為asinθ.
根據牛頓第二定律得:
豎直方向:FN-mg=masinθ,得:
FN=mg+masinθ ①
水平方向:f靜=macosθ ②
時間t内位移為l=at²/2. ③
解法一:電梯對人做的功為支持力和摩擦力做功的代數和。
支持力做功為:W₁=FN˙lcos(π/2-θ)=FN˙lsinθ=(mg+masinθ)lsinθ=mglsinθ malsin²θ.
摩擦力做功為:W₂=f靜lcosθ=malcos²θ.
支持力和合力做功的代數和為:mglsinθ malsin²θ malcos²θ=mglsinθ mal.因此電梯對人做功為mglsinθ mal.
解法二:W合=F合l=mal.
重力所做的功為:W重=-mgh=-mglsinθ.
W合=W梯 W重=mal.
W梯=W合-W重=mal-(-mglsinθ)=mglsinθ mal.
電梯對人做功mglsinθ mal.
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