Question

9．如图甲所示，水平地面上有一重为900牛，底面积0.4米²的长方体木块，小林用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图乙、丙所示．

（1）木块静止于地面时对地面的压强为多大？
（2）在第3～5秒内，推力对木块所做的功是多少？
（3）整个过程中受到摩擦力大小为300N的时间范围是1～6s．

Answer 1

分析 （1）木块放在水平地面时的压力和自身的重力相等，求出受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$求对水平地面的压强；
（2）根据丙图算出在3-5s内通过的距离，根据乙图找出此时的推力，根据W=Fs计算出推力做的功；
（3）物体处于平衡状态时受到的力就是平衡力，根据平衡力的大小相等判断出摩擦力的大小，由影响滑动摩擦力大小的因素进行分析，据此解题．

解答 解：
（1）木块对水平地面的压力：F=G=900N，
对水平地面压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.4{m}^{2}}$=2250Pa；
（2）由图象可知，在3～5s内木块的运动速度v₃=1m/s，推力F₃=300N，
在3-5s内移动的距离为：s₃=v₃t₃=1m/s×2s=2m，
推力做功：W=F₃s₃=300N×2m=600J；
（3）由图乙、丙可知，在3～5s内，用300N的水平推力能使木块匀速前进，说明此时木块所受的摩擦力和推力是水平方向上的一对平衡力，摩擦力等于推力等于300N．
由图象可知，木块在1～3s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，此时接触面的粗糙程度及压力均不变，木块受到的滑动摩擦力不变，则1s～3s木块受到的摩擦力大小也为300N；
木块在5-6s内做减速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，此时接触面的粗糙程度及压力均不变，木块受到的滑动摩擦力不变，则5s～6s木块受到的摩擦力大小也为300N；
在0～1s内木块没有移动，处于静止状态，静摩擦力与推力相平衡，由图乙可知，即此时静摩擦力f′=F_推′=150N．
综上可知，整个过程中受到摩擦力大小为300N的时间范围是1～6s．
答：（1）木块静止于地面时对地面的压强为2250Pa；
（2）在第3～5秒内，推力对木块所做的功是600J；
（3）整个过程中受到摩擦力大小为300N的时间范围是1～6s．

点评 本题考查了学生对力学图象的分析能力，能从图象上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题．