Question

15．如圖1所示，水平地面上有一塊密度0.5×10³kg/m³、高1.2m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2甲、乙所示．求：

（1）木塊靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；（g取10N/kg）
（2）在第2s內(nèi)，木塊所受的摩擦力；
（3）請(qǐng)?jiān)趫D2丙中，畫出0～6s內(nèi)木塊所受的摩擦力f隨時(shí)間t變化的圖線．

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，已知木塊是長(zhǎng)方體；則可以利用p=ρgh求對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）物體處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，受到的力是平衡力，相互平衡的兩個(gè)力大小相等；物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力是最大靜摩擦力，即使再做加速運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力也不變；
（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，然后即可畫圖．

解答 解：（1）由于木塊是長(zhǎng)方體，放在水平地面時(shí)，
由p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρSgh}{S}$=ρgh可知對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=ρgh=0.5×10³kg/m³×1.2m×10N/kg=6000Pa；
（2）乙圖可知，在3～5s內(nèi)木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，木箱受到的滑動(dòng)摩擦力f=F，由甲圖可知，在3～5s內(nèi)推力F=200N，則木箱受到的滑動(dòng)摩擦力f=F=200N；
（3）由圖丙可知，用200N的水平推力能使木箱勻速前進(jìn)說明此時(shí)木箱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200N．
木箱在1～3s內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，滑動(dòng)摩擦力與推力大小無關(guān)，物體間接觸面與物體間壓力不變，物體受到的滑動(dòng)摩擦力不變，則1s～3s木箱受到的摩擦力大小為200N．
在0～1s內(nèi)物體沒有移動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦力與推力相平衡，即此時(shí)摩擦力為100N，圖象如下圖：

答：（1）木塊靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為6000Pa；
（2）在第2s內(nèi)，木塊所受的摩擦力為200N；
（3）如上圖．

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．