题目内容

【题目】如图所示,两个相同的封闭容器ABA装满水,B只装一部分水.现在使它们以相同的初速度向右滑动.由于地面的摩擦作用,AB经过一段距离停下后,发现A运动的距离比B大一些,请你从能量守恒的角度分析这种现象的原因.

【答案】见解析

【解析】

由牛顿定律和运动学原理,可求得容器的加速度为

由上式可知,虽然两个容器的质量不同,但是在水平面上运动时的加速度与质量无关,应该有

又知两者初速度相同,即,由位移公式可知,上述两容器尽管质量不一样,但它们的位移应该是一样的。题目告诉我们,实际情况是B的位移要比A的位移要小,这是什么原因呢?从能量角度看:AB在减速过程中,地面的摩擦力对它们做负功,动能应该全部或大部分转化为地面和容器之间摩擦产生的内能.由于B容器没有装满水,所以运动过程中容器中的水会晃动,水与水之间、水与容器之间发生碰撞摩擦都会消耗一些机械能(转化为内能);而装满水的A容器没有这些情况.因此B在运动过程中,摩擦力对它做的负功较少,位移也相对较短.

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