Question

如圖所示，一根輕繩繞過(guò)光滑的定滑輪，兩端分別掛著質(zhì)量為M和m的長(zhǎng)方形物塊，距地面高為h（h遠(yuǎn)小于半繩長(zhǎng)）．且M＞m，開(kāi)始時(shí)用手握住M，使系統(tǒng)處于如圖所示狀態(tài)．此時(shí)將M由靜止釋放．求
（1）M落地速度；
（2）請(qǐng)分別求出繩子對(duì)M和m所做的功．（繩與滑輪的質(zhì)量不計(jì)）

Answer 1

分析：（1）以M、m作為系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律求解即可．
（2）對(duì)M、m兩個(gè)物體，分別運(yùn)用動(dòng)能定理求解繩子對(duì)M和m所做的功．

解答：解：設(shè)M落地速度為v，此時(shí)m速度也為v
（1）以M、m作為系統(tǒng)，此過(guò)程機(jī)械能守恒，則得：
 

1

2

Mv²+

1

2

mv2+mgh=Mgh
解得：v=

2(M-m)gh M+m

（2）此過(guò)程繩子拉力對(duì)m所做的功為W_T，根據(jù)動(dòng)能定理有：
對(duì)m：W_T-mgh=

1

2

mv2
得：W_T=

2Mmgh

M+m

繩子對(duì)M所做的功W_T′，
對(duì)M：Mgh+W_T′=

1

2

Mv2
得：W_T′=-

2Mmgh

M+m

答：（1）M落地速度為

2(M-m)gh M+m

；
（2）繩子對(duì)M所做的功為-

2Mmgh

M+m

，繩子對(duì)m所做的功為

2Mmgh

M+m

．

點(diǎn)評(píng)：本題要注意對(duì)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能是守恒，而對(duì)單個(gè)物體機(jī)械能并不守恒．運(yùn)用動(dòng)能定理是求功的常用方法．