223.如图a所示,水平地面上有一块密度0.5×10³kg/m³、高1.2m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b甲、乙所示.求:⑴木块静止时对地面的压强;⑵在3﹣5s内,推力对木块所做的功;⑶请在图b丙中,画出0﹣6s内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线.
解析:这是一道力与运动的综合题,非常考验学生的基础功。
首先:对物体进行受力分析可知,它在水平方向共受到两个力:
①是方向水平向右,人的推力F,
②是地面对它的摩擦力f。
当F<f时,物体静止;
当F>f时,物体做加速运动;
当F=f时,物体做匀速运动。
其次:由甲图可知:
①当物体静止时,F=100N,
可知静摩擦力f静=F=100N;
②当物体加速运动时,F=300N;
③当物体匀速运动时,F=200N,
可知滑动摩擦力f动=F=200N。
第三:由乙图可知:
①当0≤t<1s时,V=0,物体静止;
②当1s≤t<3s时,V由0变逐渐变为1m/s,
物体做加速运动;
②当3s≤t≤5s时,V=1m/s,
物体做匀速运动;
③当5s<t≤6s,V由1m/s逐渐变为0,
物体做减速运动。
第四:由上可知:
①当0≤t<1s时,f=100N;
②当1s≤t≤6s,f=200N,
所以0~6s内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线如图所示。
第五:当物体静时,
由题意可知:ρ=0.5×10³kg/m³,h=1.2m,
则由p=ρgh可知
p=0.5×10³kg/m³×10N/kg×1.2m
=6×10³Pa。
第六:当3s≤t≤5s时,
t=2s,V=1m/s,F=200N,
则木块移动的距离s=Vt=2m,
推力对木块做的功 W=Fs=200N×2m=400J。
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