Question

10．一棱長(zhǎng)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(jì)，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(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，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(duì)地面的最大壓強(qiáng)；
（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(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(qiáng)公式求最大壓強(qiáng)；
（3）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；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）根據(jù)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=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(shí)的最大壓力F_最大=35N，
底面積S=10cm×10cm=100cm²=0.01m²，
則木塊對(duì)地面的最大壓強(qiáng)：
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(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能（不計(jì)空氣阻力）；②木塊落地到最終靜止，木塊的機(jī)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(duì)地面的最大壓強(qiáng)為3500Pa；
（3）木塊落地之前，木塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能（不計(jì)空氣阻力）；木塊落地到最終靜止，木塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了重力、功的計(jì)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．