代入数据解得WFf=0.8 J.
[答案] 0.8 J
本题中摩擦力为变力,对变力做功,不能应用功的公式求解,而应用动能定理可以求解变力做功的问题.
牛顿运动定律和动能定理的比较
1.动能定理对应的是一个过程,只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程中合外力的功,无需关心中间运动过程的细节,而且功和能都为标量,无方向性,计算方便,因而当题目中不涉及加速度和时间,而涉及力、位移、质量、速度、功和动能等物理量时,优先考虑动能定理.
2.牛顿定律解决的是瞬时问题,处理一些状态量之间的关系比较方便;动能定理将状态量的变化与过程相联系,在不需要关注具体过程的情况下是比较方便的.
如图所示,一质量为2 kg的铅球从离地面2 m高处自由下落,陷入沙坑2 cm深处,求沙子对铅球的平均阻力大小.(g取10 m/s2)
[解析] 法一:应用牛顿第二定律与运动学公式求解
设铅球做自由落体运动到沙面时的速度为v,则有
v2=2gH.
在沙坑中的运动阶段,设小球做匀减速运动的加速度大小为a,则有v2=2ah.
联立以上两式解得a=g.
设小球在沙坑中运动时受到的平均阻力为Ff,由牛顿第二定律得Ff-mg=ma,
所以Ff=mg+ma=·mg
=×2×10 N=2 020 N.
法二:应用动能定理分段求解
设铅球自由下落到沙面时的速度为v,由动能定理得