Question

14．冰壺運動時冬奧會的比賽項目，如圖甲所示，冰道的左端有一個發(fā)球區(qū)，運動員在發(fā)球區(qū)邊沿的投擲球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，如圖乙所示，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，使表面的冰熔化成薄薄的一層水，請你解釋一下這樣做的原因．
（2）某次從投擲線以3m/s速度推出的冰壺，經(jīng)15s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多少？
（3）冰壺由花崗巖鑿磨而成，花崗巖的密度為2.5×10³kg/m³，該冰壺的體積為8dm³，則該冰壺的質(zhì)量是多少？該冰壺所受重力的大小是多少？（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，使表面的冰熔化成薄薄的一層水，是為了減小冰壺與冰面間的摩擦，
（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=$\frac{m}{V}$求質(zhì)量；根據(jù)G=mg求出冰壺的重力．

解答 解：（1）用冰刷掃冰，用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的內(nèi)能增加、溫度升高，達到冰的熔點熔化成水，存在于冰面和冰壺之間減小了冰壺滑行時的摩擦力；從而減慢冰壺運動狀態(tài)的改變；
（2）冰壺運動的平均速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{30m}{15s}$=2m/s；
（3）冰壺的體積V=8dm³=8×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，冰壺的質(zhì)量m=ρV=2.5×10³kg/m³×8×10^-3m³=20kg，
冰壺的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N．
答：（1）用冰刷掃冰，用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的內(nèi)能增加、溫度升高，達到冰的熔點熔化成水，存在于冰面和冰壺之間減小了冰壺滑行時的摩擦力；從而減慢冰壺運動狀態(tài)的改變．
（2）這段時間冰壺運動的平均速度是2m/s；
（3）該冰壺的質(zhì)量是20kg，該冰壺所受重力的大小是200N．

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、密度公式以及重力計算公式的掌握和運用，知識點多、綜合性強，難易程度適中，要求靈活運用所學知識求解．