Question

一道高中物理题：小球受到绳子的拉力，而拉力的方向不是跟小球的位移垂直吗？为什么拉力对小球还是做功？

如图所示，一辆玩具小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在车上，由图中位置无初速释放，则小球在下摆过程中，下列说法正确的是：
A．绳对车的拉力对车做正功
B．绳的拉力对小球做正功
C．小球所受的合力对小球不做功
D．绳的拉力对小球做负功

Answer 1

如果小车是固定住的，那么小球的速度是跟绳子拉力的方向垂直。
但是，小车不是固定住的，也就是说，小车会动。
小球除了相对小车有一个单摆运动的速度以外，还有一个小车的运动速度。所以，两个速度叠加以后，小球的速度，就不跟绳子拉力的速度垂直了。

追问

那为什么拉力对球做负功呢？请详细解析，谢谢！

追答

比如，小球下摆过程中，小球还没到最低点，那么，拉力方向是沿着绳子方向，也就是左上。
小球相对于小车的速度是不做功的。
小车的速度是向右（这个不用解释吧，绳子在向右下拉小车）
所以，小球也有一个向右水平速度。这个速度，与绳子拉力的夹角，必然是大于90度的（一个向左一个向右嘛），所以，这个速度是有个负功率的。

追问

为什么小球相对于小车的速度是不做功？

我脑子笨，不懂

追答

这个你不是解释了吗。小球相对于小车，就是个简单的单摆运动啊，速度垂直绳子，所以不做功。

Answer 2

开始时，小车静止，在小球下摆过程中，小车会运动，有动能，绳子对车的拉力做正功 A 正确、
绳子的拉力对小球做负功，所以 B 不正确 D 正确
根据动能定理，合力做的功，等于小球动能的改变量，小球的动能增加，所以，小球所的合力对小球做正功 C 错误、
综上 选 A D

追问

请问合力做的功是什么？

追答

动能定理，合外力做的功，等于动能的改变量，小球受两个力，一个为重力，一个是绳子的拉力，而小球开始时静止，后来有速度，所以动能增加，也就是合外力做正功呀
实际上，重力对小球做正功，绳子的拉力对小球做负功，

追问

那为什么拉力对球做负功呢？请详细解析，谢谢！

Answer 3

A车原来静止，受到绳的拉力，会运动，做正功。正确
B绳的拉力与小球运动方向大于90度，做负功。错误
C小球所受合力多小球做功。错误，因为小球本身能量拿出来一部分给给小车提供动能，这个程 是通过绳子传递的，所以做负功。
D正确
也就是说绳子给小车做正功（是小车运动，做工的大小等于其动能），绳子对小球做负功（大小等于动能变化量与其重力势能之差）。
对整个系统，小车的动能+小球动能=小球的重力势能减少量。