Question

7．轻质弹簧的一端固定与竖直墙壁，另一端紧靠一质量m=2.0kg的木板（弹簧与模块没有连接），木块与水平地面间的摩擦因数μ=0.5，在外力作用下，模块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示，现撤去外力，木块向右运动，离开弹簧后继续滑行最终静止于B点，AB间距离x=1.0m．（取g=1.0m/s²）
（1）求木块在向右运动过程中所受摩擦力的大小；
（2）求木块在A点时，弹簧的弹性势能；
（3）请定性说明从A运动到B的过程中，木块加速度大小和速度大小的变化情况．

Answer 1

分析 （1）根据滑动摩擦力公式计算；
（2）根据能量守恒分析弹簧减小的弹性势能与物块的能量变化的关系；
（3）分析物块的受力情况，由功能关系分析物块的运动情况，根据受力分析加速度的大小变化．

解答 解：（1）木块在向右运动过程中所受摩擦力为滑动摩擦力，即：f=μmg=0.5×2×10N=10N；
（2）撤去外力后物块向右运动，最终停止于B点．整个的过程中弹簧的弹性势能克服摩擦力做功，
所以从A到B，由功能关系可得：E_P=μmgx=0.5×2×10×1.0J=10J；
（3）物块需要一定的过程中，开始时弹簧的弹力大于地面的摩擦力，物块加速；当弹簧的弹力小于摩擦力后物块开始减速，加速度随弹力的减小而增大；当物块离开弹簧后，只受到摩擦力的作用，加速度的大小不再发生变化．
所以：从A运动到B的过程中，木块加速度先减小，再增大，最后不变；速度先增大再减小．
答：（1）求木块在向右运动过程中所受摩擦力的大小为10N；
（2）木块在A点时，弹簧的弹性势能为10J；
（3）从A运动到B的过程中，木块加速度先减小，再增大，最后不变；速度先增大再减小．

点评 物块从A点到B点的过程，不能凭感觉，认为离开弹簧前的速度一直增大，要根据受力情况分析运动过程．