一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上,其中有三分之一悬在桌边,如图所示,在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条,当把链条全部拉到桌面上时,需要做多少功?

问题描述:

一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上,其中有三分之一悬在桌边,如图所示,在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条,当把链条全部拉到桌面上时,需要做多少功?

悬在桌边的

1
3
l长的链条重心在其中点处,离桌面的高度为:h=
1
2
×
1
3
l=
1
6
l.
它的质量是m′=
1
3
m,当把它拉到桌面时,增加的重力势能就是外力需要做的功,故有
W=△Ep=
1
3
mg×
1
6
l=
1
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mgl.
答:当把链条全部拉到桌面上时,需要做
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18
mgl的功.
答案解析:以挂在桌边部分长为总链长的
1
3
链条为研究对象,在提起链条的过程中人与重力对链条做功,由动能定理可以求出人做的功.
考试点:机械能守恒定律.
知识点:该题可以选择全部的链条为研究的对象,也可以选择挂在桌边部分长为总链长的
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为研究的对象,知道均匀项链的重心在其几何重心、应用动能定理求解变力做功.