Question

7．輕質彈簧的一端固定與豎直墻壁，另一端緊靠一質量m=2.0kg的木板（彈簧與模塊沒有連接），木塊與水平地面間的摩擦因數μ=0.5，在外力作用下，模塊將彈簧壓縮了一段距離后靜止于A點，如圖所示，現撤去外力，木塊向右運動，離開彈簧后繼續滑行最終靜止于B點，AB間距離x=1.0m．（取g=1.0m/s²）
（1）求木塊在向右運動過程中所受摩擦力的大小；
（2）求木塊在A點時，彈簧的彈性勢能；
（3）請定性說明從A運動到B的過程中，木塊加速度大小和速度大小的變化情況．

Answer 1

分析 （1）根據滑動摩擦力公式計算；
（2）根據能量守恒分析彈簧減小的彈性勢能與物塊的能量變化的關系；
（3）分析物塊的受力情況，由功能關系分析物塊的運動情況，根據受力分析加速度的大小變化．

解答 解：（1）木塊在向右運動過程中所受摩擦力為滑動摩擦力，即：f=μmg=0.5×2×10N=10N；
（2）撤去外力后物塊向右運動，最終停止于B點．整個的過程中彈簧的彈性勢能克服摩擦力做功，
所以從A到B，由功能關系可得：E_P=μmgx=0.5×2×10×1.0J=10J；
（3）物塊需要一定的過程中，開始時彈簧的彈力大于地面的摩擦力，物塊加速；當彈簧的彈力小于摩擦力后物塊開始減速，加速度隨彈力的減小而增大；當物塊離開彈簧后，只受到摩擦力的作用，加速度的大小不再發生變化．
所以：從A運動到B的過程中，木塊加速度先減小，再增大，最后不變；速度先增大再減小．
答：（1）求木塊在向右運動過程中所受摩擦力的大小為10N；
（2）木塊在A點時，彈簧的彈性勢能為10J；
（3）從A運動到B的過程中，木塊加速度先減小，再增大，最后不變；速度先增大再減小．

點評 物塊從A點到B點的過程，不能憑感覺，認為離開彈簧前的速度一直增大，要根據受力情況分析運動過程．