Re: [解題] 國二理化
※ 引述《Chr15 (該怎麼辦?)》之銘言：
: 1.年級：國二
: 2.科目：理化
: 3.章節：功與能
: 4.題目：
: 有一拉力將質量一公斤的木塊以1m/s 的等速度沿光滑斜面拉了2m
: 拉至1m的高度 則合力對物體所做的功為?
: 答案:0
: 5.想法：
: 地心引力的取分量後 平行斜面和拉力的大小洽好相等 方向相反
: 不做功 而垂直斜面的分量和正向力也是大小相等 方向相反 不做功能
: 所以答案為0
: 但我有點困擾的是 做功為0的話 動能不變 它的位能怎麼增加的呢?
力學分析五步驟(課本上寫的@@):
1.選定系統(確定受力物)
2.畫力圖
3.力的分解(適當選擇坐標系)
4.列方程式
5.解方程式
您的問題應該是出在"步驟1",
沒有注意到選取系統的分別
因此也連帶忽略孰為內力孰為外力
以下試做
並將問題簡化為:"在重力場中,將木塊等速由A點向上拉至B點"
(並不影響使您產生疑惑的關鍵點)
1.A系統:以"木塊"為系統,
則A系統所受外力為"重力"及"拉力"
拉力對系統A(木塊)做正功..........(敘述編號a)
重力對系統A(木塊)做負功..................(b)
而兩者量值相等互相抵消...................(c)
所以
系統A(木塊)的動能不變....................(d) (另:註1,註2)
2.B系統:以"木塊&地球"為系統,
則B系統所受外力僅"拉力" (重力<萬有引力>是內力)
拉力對系統B(木塊&地球)做正功.............(e)
使(木塊&地球間的重力場的)
重力位能增加.............................(f) (另:註1)
--
註1:[觀念]:"重力位能"是"重力場的",而不是某一物體的
註2:A系統無位能可言,除非木塊可壓縮,A系統才有"彈力位能",
但A系統絕對不會有"重力位能"
--
3.您的疑惑:
(a)拉力對木塊做正功
(b)重力對木塊做負功
(c)兩者量值相等互相抵消
所以
(d)木塊的動能不變
(f)重力位能增加.....@@?..........(產生疑惑)
答覆: 反問:選取系統為何?
若是A系統,則沒有(f)項所謂重力位能
若是B系統則(b)項中的力是內力,
也沒有(c)項的抵銷
(a)項也應修正為(e)項,因為(a)項中的受力物的是木塊(A系統)
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這種題目,跟以下這個例子類似:
空間中有一正電荷&一負電荷
固定負電荷於O點
並施一拉力 移動正電荷 使之等速從A點移至B點後固定 (其中線段OB>線段OA)
1.A系統:取"正電荷"為系統
則A系統所受外力是"拉力"及"庫倫靜電力"
拉力對A系統(正電荷)做正功.................(a)
負電荷對A系統(正電荷)做負功...............(b)
而兩者量值相等互相抵消....................(c)
所以A系統(正電荷)動能不變.................(d)
2.B系統:取"正電荷&負電荷"為系統
則B系統所受外力僅"拉力"
拉力對B系統(正電荷&負電荷)做正功..........(e)
使(正負電荷間電力場的)
電力位能增加..............................(f)
3.您的疑惑:
(a)外力對正電荷做正功
(b)負電荷對正電荷做負功
(c)而兩者大小相等互相抵消
所以
(d)正電荷動能不變
(f)電力位能增加......@@?........(產生疑惑)
答覆: 反問:選取系統為何?
若是A系統,則沒有(f)項所謂電力位能
若是B系統則(b)項中的力是內力,
也沒有(c)項的抵銷
(a)項也應修正為(e)項,因為(a)項中的受力物的是正電荷(A系統)
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註:正負電荷題和原題目的比較:
原題目的地球似乎沒有負電荷的"固定"著
但是因為地球質量遠大於木塊,
所受影響極微
所以地球可視為"固定"著的
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以上是小弟的淺見,不知是否正確
另外還要謝謝前幾天在這裡PO問題 多謝版上高手解答
因此幸好沒在學生面前漏氣XDDDD................感激不盡
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