Question

3．滑雪中包含了許多科學(xué)原理：當(dāng)滑雪者在雪地上快速滑行時(shí)，在人和滑雪板壓力的作用下，白雪中小孔內(nèi)充滿的空氣會(huì)被逼出，形成一層氣墊．但這層氣墊只能維持一段很短的時(shí)間．已知每塊滑雪板與地面的接觸面是長為1.5m、寬為0.12m的長方形，質(zhì)量為1千克．
（1）滑雪板可以輕易在雪地上快速滑行，是由于滑雪板與雪地之間形成氣墊，使接觸面脫離，從而減小了滑雪板與雪地之間的摩擦．
（2）如果滑雪速度太慢，滑雪板在雪地某點(diǎn)上經(jīng)過的時(shí)間超過一秒，板就會(huì)陷入雪中，則滑雪者的速度至少為1.5m/s，板才不會(huì)陷入雪中．
（3）若滑雪者質(zhì)量為70千克，當(dāng)其雙腳站立在水平雪地上時(shí)，滑雪板對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少帕？

Answer 1

分析 （1）減小摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時(shí)，通過減小壓力來減小摩擦力；在壓力一定時(shí)，通過減小接觸面的粗糙程度來減小摩擦力；使接觸面脫離；用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦．
（2）滑雪者在雪地上停留超過一秒，就會(huì)沉下去，滑雪板的長1.5m，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可求出速度．
（3）滑雪板對(duì)水平雪地的壓力等于滑雪者與滑雪板總重，由G=mg求出，由滑雪板的長1.5m、寬0.12m，可求出滑雪板的面積，再根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出壓強(qiáng)．

解答 解：（1）由題可知，滑雪板可以輕易在雪地上快速滑行，是由于滑雪板與雪地之間形成氣墊，使接觸面脫離，從而減小了滑雪板與雪地之間的摩擦．
（2）因?yàn)榛�雪板在雪地某點(diǎn)上經(jīng)過的時(shí)間超過一秒，板就會(huì)陷入雪中，所以滑雪者必須在1秒內(nèi)至少通過1.5m的距離，
所以滑雪者的速度最小為：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1.5m}{1s}$=1.5m/s；
（4）兩塊滑雪板與雪地接觸的總面積：
S=1.5m×0.12m×2=0.36m²，
當(dāng)其雙腳站立在水平雪地上時(shí)，滑雪板對(duì)地面的壓力：
F=G_總=m_總g=（2×1kg+70kg）×10N/kg=720N，
此時(shí)滑雪板對(duì)雪地的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{720N}{0.36{m}^{2}}$=2000Pa．
故答案為：
（1）滑雪板與雪地之間形成氣墊，使接觸面脫離，從而減小了滑雪板與雪地之間的摩擦；
（2）1.5；
（3）滑雪板對(duì)地面的壓強(qiáng)為2000Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了減小摩擦的方法、速度及壓強(qiáng)的計(jì)算，在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，要注意受力面積是兩個(gè)滑雪板的面積，不要算成一個(gè)的，這是一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)．