Question

如图所示，用恒力F拉一个质量为m 的物体，由静止开始在水平地面沿直线运动的位移为s，力F与物体运动方向的夹角为α，已知物体与地面的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g．试求：
（1）拉力F对物体所做的功W
（2）地面对物体摩擦力f的大小
（3）物体获得的动能E_k．

Answer 1

分析：因为拉力F为恒力，可根据功的定义式W=Flcosα直接求解拉力F对物体所做的功W．对物体进行受力分析，通过正交分解可求得物体与水平面的正压力，从而求得地面对物体摩擦力f的大小．运用动能定理可求得物体的末动能．

解答：解：（1）根据功的公式，拉力F 对物体所做的功为：
     W_F=Fs cosα------①
   （2）对物体进行受力分析，并对拉力F进行分解如右图所示：
    根据物体在竖直方向的平衡条件可知：
    F₂+F_N=G---------------②
    F₂=Fsinα----------③
   由②③得：F_N=mg-Fsinα
   再根据滑动摩擦力公式f=μF_N
    解得：f=μ（mg-Fsinα）-------④
   （3）根据动能定理W_总=E_K2-E_K1得：
     W_F-fs=E_K2-0---------⑤
    由①④⑤解得：物体的末动能E_K2=Fs cosα-μ（mg-Fsinα）s
   答：（1）拉力F对物体所做的功为 Fs cosα
       （2）地面对物体摩擦力f的大小为f=μ（mg-Fsinα）
        （3）物体获得的动能为Fs cosα-μ（mg-Fsinα）s
．

点评：该题目是一道综合题，考查了功的求解、力的分解、动能定理的简单应用．