Question

15．如圖1所示，水平地面上有一塊密度0.5×10³kg/m³、高1.2m的長方體木塊．小林用水平推力F把木塊向前推動，此過程中，推力F和木塊前進的速度v的大小隨時間t的變化情況分別如圖2甲、乙所示．求：

（1）木塊靜止時對地面的壓強；（g取10N/kg）
（2）在第2s內(nèi)，木塊所受的摩擦力；
（3）請在圖2丙中，畫出0～6s內(nèi)木塊所受的摩擦力f隨時間t變化的圖線．

Answer 1

分析 （1）木塊放在水平地面時的壓力和自身的重力相等，已知木塊是長方體；則可以利用p=ρgh求對水平地面的壓強；
（2）物體處于靜止或者勻速直線運動狀態(tài)時，受到的力是平衡力，相互平衡的兩個力大小相等；物體做勻速運動時，受到的摩擦力是最大靜摩擦力，即使再做加速運動，受到的摩擦力也不變；
（3）物體處于平衡狀態(tài)時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）由于木塊是長方體，放在水平地面時，
由p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρSgh}{S}$=ρgh可知對水平地面的壓強：
p=ρgh=0.5×10³kg/m³×1.2m×10N/kg=6000Pa；
（2）乙圖可知，在3～5s內(nèi)木箱做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，木箱受到的滑動摩擦力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說明此時木箱所受的摩擦力和推力是水平方向上的一對平衡力，摩擦力等于推力等于200N．
木箱在1～3s內(nèi)做加速運動，受到的摩擦力為滑動摩擦力，滑動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，處于靜止狀態(tài)，摩擦力與推力相平衡，即此時摩擦力為100N，圖象如下圖：

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

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