Question

（2013?朝陽(yáng)）一棱長(zhǎng)為10cm的正方體木塊，從距離水平面3m的高處由靜止釋放，空氣阻力忽略不計(jì)，用壓力傳感器記錄了從木塊撞擊地面開始到完全靜止時(shí)的壓力變化情況，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制了壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，如圖所示，（g取10N/kg）求：
（1）木塊的密度
（2）木塊下落過(guò)程中，重力所做的功
（3）木塊對(duì)地面的最大壓強(qiáng)
（4）從開始下落到完全靜止的過(guò)程中，能量是怎樣變化的？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)繪制了壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，可得出木塊靜止時(shí)對(duì)地面的壓力，利用G=mg求得其質(zhì)量，已知木塊的棱長(zhǎng)，可求得其體積，然后利用ρ=

m

V

可求得其密度．
（2）根據(jù)（1）求得的木塊的重力，利用W=Gh求得重力所做的功；
（3）利用p=

F

s

求得木塊對(duì)地面的最大壓強(qiáng)；
（4）①動(dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大；
②重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大；

解答：解：（1）木塊的體積V=10cm×10cm×10cm=1000cm³=1×10^-3m³，
根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制了壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象，可知木塊靜止時(shí)對(duì)地面的壓力F=6N，
則G=F=6N，
木塊的質(zhì)量m=

G

g

=

6N

10N/kg

=0.6kg，
木塊的密度ρ=

m

V

=

0.6kg

1×10-3m3

=0.6×10³kg/m³，
（2）重力所做的功W=Gh=6N×3m=18J，
（3）由圖象可知，木塊撞擊地面時(shí)的最大壓力為36N，s=10cm×10cm=100cm²=1×10^-2m²，
則木塊對(duì)地面的最大壓強(qiáng)p=

F

s

=

36N

1×10-2m2

=3.6×10³Pa，
（4）一個(gè)木塊從高處下落的過(guò)程中，
②重物有一定的質(zhì)量，重物不斷下落，高度減小，重力勢(shì)能在減��；
②重物有一定的質(zhì)量，速度不斷增大，動(dòng)能增大；
③不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒，機(jī)械能不變．
答：（1）木塊的密度為0.6×10³kg/m³，
（2）木塊下落過(guò)程中，重力所做的功18J，
（3）木塊對(duì)地面的最大壓強(qiáng)為3.6×10³Pa，
（4）從能量的觀點(diǎn)看，物體由靜止下落的過(guò)程中（不計(jì)空氣阻力），動(dòng)能逐漸增加，重力勢(shì)能逐漸減小，機(jī)械能的總量保持不變．

點(diǎn)評(píng)：此題綜合考查了密度的計(jì)算，壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算，動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能的變化關(guān)系等，有一定的拔高難度，屬于難題．