(2)W合=ΔEk.
例2 如图1所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量m=20 kg,斜面倾角α=37°,斜面的长度s=0.5 m,货物与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求货物由静止开始滑到底端的动能.(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
图1
答案 见解析
解析 方法一 斜面上的货物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三个力的作用,如图所示.货物位移的方向沿斜面向下.可以用正交分解法,将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向.
可以看出,三个力中重力和摩擦力对货物做功,而斜面支持力对货物没有做功.其中重力G对货物做正功
W1=mgssin 37°=20×10×0.5×0.6 J=60 J
支持力N对货物没有做功,W2=0
摩擦力f对货物做负功
W3=(μmgcos 37°)scos 180°=-0.2×20×10×0.8×0.5 J=-16 J
所以,合外力做的总功为W=W1+W2+W3=(60+0-16) J=44 J
由动能定理W=Ek2-Ek1(其中Ek1=0)知货物滑到底端的动能Ek2=W=44 J.
方法二 若先计算合外力再求功,则合外力做的功
W=F合s=(mgsin 37°-μmgcos 37°)s
=(20×10×0.6-0.2×20×10×0.8)×0.5 J=44 J