Question

9．如圖甲所示，水平地面上有一重為900牛，底面積0.4米²的長(zhǎng)方體木塊，小林用水平推力F把木塊向前推動(dòng)，此過程中，推力F和木塊前進(jìn)的速度v的大小隨時(shí)間t的變化情況分別如圖乙、丙所示．

（1）木塊靜止于地面時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為多大？
（2）在第3～5秒內(nèi)，推力對(duì)木塊所做的功是多少？
（3）整個(gè)過程中受到摩擦力大小為300N的時(shí)間范圍是1～6s．

Answer 1

分析 （1）木塊放在水平地面時(shí)的壓力和自身的重力相等，求出受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)丙圖算出在3-5s內(nèi)通過的距離，根據(jù)乙圖找出此時(shí)的推力，根據(jù)W=Fs計(jì)算出推力做的功；
（3）物體處于平衡狀態(tài)時(shí)受到的力就是平衡力，根據(jù)平衡力的大小相等判斷出摩擦力的大小，由影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素進(jìn)行分析，據(jù)此解題．

解答 解：
（1）木塊對(duì)水平地面的壓力：F=G=900N，
對(duì)水平地面壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.4{m}^{2}}$=2250Pa；
（2）由圖象可知，在3～5s內(nèi)木塊的運(yùn)動(dòng)速度v₃=1m/s，推力F₃=300N，
在3-5s內(nèi)移動(dòng)的距離為：s₃=v₃t₃=1m/s×2s=2m，
推力做功：W=F₃s₃=300N×2m=600J；
（3）由圖乙、丙可知，在3～5s內(nèi)，用300N的水平推力能使木塊勻速前進(jìn)，說明此時(shí)木塊所受的摩擦力和推力是水平方向上的一對(duì)平衡力，摩擦力等于推力等于300N．
由圖象可知，木塊在1～3s內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)接觸面的粗糙程度及壓力均不變，木塊受到的滑動(dòng)摩擦力不變，則1s～3s木塊受到的摩擦力大小也為300N；
木塊在5-6s內(nèi)做減速運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)接觸面的粗糙程度及壓力均不變，木塊受到的滑動(dòng)摩擦力不變，則5s～6s木塊受到的摩擦力大小也為300N；
在0～1s內(nèi)木塊沒有移動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，靜摩擦力與推力相平衡，由圖乙可知，即此時(shí)靜摩擦力f′=F_推′=150N．
綜上可知，整個(gè)過程中受到摩擦力大小為300N的時(shí)間范圍是1～6s．
答：（1）木塊靜止于地面時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為2250Pa；
（2）在第3～5秒內(nèi)，推力對(duì)木塊所做的功是600J；
（3）整個(gè)過程中受到摩擦力大小為300N的時(shí)間范圍是1～6s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)力學(xué)圖象的分析能力，能從圖象上得到有用的物理信息是解題的關(guān)鍵，是一道鍛煉學(xué)生分析思考能力的好題．