题目内容

在2006年某暑假物理探究性学习夏令营中有这样一个设计题目:试设计并制作一辆小车,要求小车能行驶尽可能远.对小车的要求是:车高不得超过75cm,车的质量为3.6kg,车的动力是使用质量是2.4kg的重物的重力,通过这一部分重力做功,来达到驱动小车前进的目的.为此,有位同学的设计方案是:如图所示,绳的一端拴在2.4kg的重物上,通过定滑轮,另一端一圈一圈地绕在后轮轴上,当2.4kg的重物在0.75m高处因自身重力作用而缓慢下沉时,绳就带动转轴转动,从而使车轮转动,带动小车前进,求小车的前进的最大距离.(小车与地面的动摩擦因数μ=0.2,忽略车子内部各部分传动装置的能量损失)
分析:重物重力做功与地面摩擦力做功等于动能的变化量.根据动能定理求出小车前进的最大距离.
解答:解:由动能定理有:mgh=μ(M+m)gS
解得:S=
mh
μ(M+m)
=1.5m

答:小车前进的最大距离为1.5m.
点评:解决本题的关键抓住系统动能变化量为零,结合动能定理进行求解.
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