Question

17．冰壶运动是冬奥会的比赛项目，如图甲，冰道的左端有一个发球区，运动员在发球区边沿的投掷线MN将冰壶以一定的初速度推出，使冰壶沿着冰道的中心线PO滑行，冰道的右边有一个圆形的营垒区，如图乙，以场地上冰壶最终静止时距离营垒圆心O的远近决定胜负，投掷线MN与营垒圆心O的距离是30m．

（1）比赛时运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，目的是减小（填“增大”或“减小”）滑动摩擦力，从而减慢冰壶运动状态的改变．
（2）一次从投掷线以5m/s速度推出的冰壶，经10s刚好运动到营垒圆心O处，则这段时间冰壶运动的平均速度是3m/s．
（3）冰壶由花岗岩凿磨而成，密度为2.5×10³kg/m³，与冰道接触的底面积约为200cm²，冰壶的体积为8×10^-3m³，则这种冰壶对冰道的压强是多少？（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）减小摩擦的方法：减小压力、减小接触面的粗糙程度．
（2）知道投掷线到营垒圆心O的距离，和冰壶移动用的时间，利用速度公式v=$\frac{s}{t}$求这段时间冰壶运动的平均速度；
（3）知道冰壶的密度和体积，利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求冰壶的质量，再利用G=mg求其重力，冰壶对冰面的压力等于冰壶的重力，知道底面积（受力面积），利用压强公式p=$\frac{F}{S}$求冰壶对冰面的压强．

解答 解：（1）用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增大、温度升高，达到熔点而熔化，在冰面和冰壶之间形成水膜，减小了冰壶和冰面之间的摩擦力．
（2）从抛出到营垒圆心O处的距离s=30m，冰壶运动的平均速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{30m}{10s}$=3m/s；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得冰壶的质量：
m=ρV=2.5×10³kg/m³×8×10^-3m³=20kg，
受力面积S=200cm²=0.02m²，
冰壶对冰道的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{20kg×10N/kg}{0.02{m}^{2}}$=1×10⁴Pa．
故答案为：（1）减小；（2）3m/s；
（3）这种冰壶对冰面的压强为1×10⁴Pa．

点评 本题为力学综合题，考查了学生对减小摩擦的方法、速度公式、密度公式、压强公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用所学知识求解．