Question

10．一棱長為10cm的正方體木塊，從距離水平地面3m的高處由靜止釋放，空氣阻力忽略不計，用壓力傳感器記錄了從木塊撞擊地面開始到最后完全靜止時的壓力變化情況，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制了壓力隨時間變化的關(guān)系圖，如圖所示，（g取10N/kg）求：
（1）木塊下落過程中，重力所做的功；
（2）木塊對地面的最大壓強；
（3）從開始下落到完全靜止的過程中，能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)繪制了壓力隨時間變化的關(guān)系圖象，可得出木塊靜止時對地面的壓力，利用F=G求木塊重力，再利用W=Gh求得重力所做的功；
（2）由圖得出最大壓力，知道接觸面積，利用壓強公式求最大壓強；
（3）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大．

解答 解：
（1）根據(jù)壓力隨時間變化的關(guān)系圖象可知，木塊靜止時對地面的壓力F=5N，
則木塊重力：
G=F=5N，
重力所做的功：
W=Gh=5N×3m=15J；
（2）由圖象可知，木塊撞擊地面時的最大壓力F_最大=35N，
底面積S=10cm×10cm=100cm²=0.01m²，
則木塊對地面的最大壓強：
p_最大=$\frac{{F}_{最大}}{S}$=$\frac{35N}{0.01{m}^{2}}$=3500Pa；
（3）木塊從高處下落的過程中，從開始下落到完全靜止的過程中能量的變化：①木塊落地之前，木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化成動能（不計空氣阻力）；②木塊落地到最終靜止，木塊的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
答：（1）木塊下落過程中，重力所做的功為15J；
（2）木塊對地面的最大壓強為3500Pa；
（3）木塊落地之前，木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化成動能（不計空氣阻力）；木塊落地到最終靜止，木塊的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點評 本題綜合考查了重力、功的計算以及能量轉(zhuǎn)化，能從圖象中找出有用的信息是本題的關(guān)鍵．