Question

【題目】如圖所示，質量為m的質點以初速度v0向右上方運動，v0與豎直方向的夾角為θ＝37°，不計空氣阻力。為保持質點沿直線運動，需再施加外力F的作用，則F至少為_________________；若F＝mg，則質點機械能大小的變化情況是________________________________。

Answer 1

【答案】 mg 先減小后增大，也可能始終增大

【解析】質點受重力和拉力作用作直線運動，沿運動方向和垂直運動方向建立坐標，當F的大小與重力沿垂直運動方向的分量相等時有最小值，即；由于，故F的方向與ON不再垂直，有兩種可能的方向，F與物體的運動方向的夾角可能大于90°，也可能小于90°，即拉力F可能做負功，也可能做正功，重力做功不影響機械能的變化，故根據功能定理，物體機械能變化量等于力F做的功，當F與物體的運動方向的夾角可能大于90°，物體先減速再反向加速，此過程中拉力先做負功在做正功，所以機械能先減小后增大；當F與物體的運動方向的夾角可能小于90°，物體一直加速，拉力做正功，即機械能一直增加；故機械能可能先減小后增大，也可能始終增大。