Question

17．冰壺運動是冬奧會的比賽項目，如圖甲，冰道的左端有一個發球區，運動員在發球區邊沿的投擲線MN將冰壺以一定的初速度推出，使冰壺沿著冰道的中心線PO滑行，冰道的右邊有一個圓形的營壘區，如圖乙，以場地上冰壺最終靜止時距離營壘圓心O的遠近決定勝負，投擲線MN與營壘圓心O的距離是30m．

（1）比賽時運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，目的是減小（填“增大”或“減小”）滑動摩擦力，從而減慢冰壺運動狀態的改變．
（2）一次從投擲線以5m/s速度推出的冰壺，經10s剛好運動到營壘圓心O處，則這段時間冰壺運動的平均速度是3m/s．
（3）冰壺由花崗巖鑿磨而成，密度為2.5×10³kg/m³，與冰道接觸的底面積約為200cm²，冰壺的體積為8×10^-3m³，則這種冰壺對冰道的壓強是多少？（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）減小摩擦的方法：減小壓力、減小接觸面的粗糙程度．
（2）知道投擲線到營壘圓心O的距離，和冰壺移動用的時間，利用速度公式v=$\frac{s}{t}$求這段時間冰壺運動的平均速度；
（3）知道冰壺的密度和體積，利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求冰壺的質量，再利用G=mg求其重力，冰壺對冰面的壓力等于冰壺的重力，知道底面積（受力面積），利用壓強公式p=$\frac{F}{S}$求冰壺對冰面的壓強．

解答 解：（1）用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的內能增大、溫度升高，達到熔點而熔化，在冰面和冰壺之間形成水膜，減小了冰壺和冰面之間的摩擦力．
（2）從拋出到營壘圓心O處的距離s=30m，冰壺運動的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{30m}{10s}$=3m/s；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得冰壺的質量：
m=ρV=2.5×10³kg/m³×8×10^-3m³=20kg，
受力面積S=200cm²=0.02m²，
冰壺對冰道的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{20kg×10N/kg}{0.02{m}^{2}}$=1×10⁴Pa．
故答案為：（1）減小；（2）3m/s；
（3）這種冰壺對冰面的壓強為1×10⁴Pa．

點評 本題為力學綜合題，考查了學生對減小摩擦的方法、速度公式、密度公式、壓強公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，屬于難題，要求靈活運用所學知識求解．